JP4665276B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリニアセンサを用いた固体撮像装置及びその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
リニアセンサとして、例えば図15Aに示すような画素ずらし方式のCCDリニアセンサ1が開発されている。このCCDリニアセンサ1は、画素となる複数のセンサ部2が一方向に配列された第1のセンサ列(いわゆる主センサ列)3と第2のセンサ列(いわゆる副センサ列)4を有し、夫々のセンサ列3及び4の一側に読み出しゲート部5及び6を介して夫々例えば2相駆動のCCD構造による第1の転送レジスタ(いわゆる主転送レジスタ)7及び第2の転送レジスタ(いわゆる副転送レジスタ)8が設けられて成る。
【0003】
2つのセンサ列3及び4は、互に半ピッチずらして形成され、図15Bに示すように、両センサ列3及び4間の間隔X1 を画素ピッチX2 の整数倍(X1 =nX2 )にして構成
される。目的はMTF(Modulation Transfer Function)を上げることである。
【0004】
第1及び第2の転送レジスタ7及び8は、出力部側で結合されるようにCCD構造の共通転送レジスタ部9に接続され、この共通転送レジスタ部9の終段に隣接して、出力ゲート部10、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域11が形成され、さらに、フローティングディフュージョン領域11に隣接するようにリセットゲート部12及びリセットドレイン13が形成される。フローティングディフュージョン領域11には出力回路14が接続される。
【0005】
このCCDリニアセンサ1では、最高の解像度が必要なときは、第1のセンサ列(主センサ列)3と第2のセンサ列(副センサ列)4の信号電荷を夫々の転送レジスタ7及び8に読み出し、転送レジスタ7及び8内を転送させて共通転送レジスタ部9、フローティングディフュージョン領域11及び出力回路14を通じて、第1のセンサ列3と第2のセンサ列4の信号を交互に出力し、信号処理部で第1のセンサ列3のセンサ部2と第2のセンサ列4のセンサ部2の位置の時間的な差を補正して画像作りを行っている。
【0006】
一方、画像として1/2の解像度でよい場合には、第2のセンサ列4の信号電荷を不要とし、第1のセンサ列の信号電荷のみを信号処理して出力するようにしている。この場合、第2のセンサ列4の不要な信号電荷は、フローティングディフュージョン領域11を通りリセットゲート部12を介してリセットドレイン14に掃き捨てられる。
【0007】
図16は、図15とはセンサ列のレイアウトを異にした他例のCCDリニアセンサ16を示す。このCCDリニアセンサ16は、上例と同様に、画素となる複数のセンサ部2が一方向に配列された第1のセンサ列(いわゆる主センサ列)3と第2のセンサ列(いわゆる副センサ列)4を有し、夫々のセンサ列3及び4の一側に読み出しゲート部5及び6を介して夫々例えば2相駆動のCCD構造による第1の転送レジスタ(いわゆる主転送レジスタ)7及び第2の転送レジスタ(いわゆる副転送レジスタ)8が設けられて成る。
【0008】
このCCDリニアセンサ16では、各センサ列3及び4が転送レジスタ7及び8に対して同じ側に配置される。また、各センサ列3及び4では、本来の画像信号となる信号電荷を生じる夫々のセンサ部2(S1 〜Sn )、センサ部2(S1′〜Sn ′)の前後に、出力信号の黒基準レベルを得るためのダミーセンサ部2(D1 〜Dn )及び2(Dn+1 〜Dm )、ダミーセンサ部2(D1 ′〜Dn ′)及び2(Dn+1 ′〜Dm ′)が配列して設けられる。このダミーセンサ部(D1〜Dn )、(D1 ′+Dn ′)及び(Dn+1 〜Dm )、(Dn+1 ′〜Dm ′)は上面が遮光膜で覆われる。ダミーセンサ部は、前述の図15のセンサ列3及び4においても設けられる。
【0009】
さらに、図15で説明したと同様に、第1及び第2の転送レジスタ7及び8は、出力部側で結合されるようにCCD構造の共通転送レジスタ部9に接続され、この共通転送レジスタ部9の終端に隣接して、出力ゲート部10、電荷電圧変換部となる例えばフローティング、ディフュージョン領域11が形成され、このフローティングディフュージョン領域11に隣接するようにリセットゲート部12及びリセットドレイン13が形成される。フローティングディフュージョン領域11には出力回路14が接続される。
【0010】
このCCDリニアセンサ16の駆動は、前述の図15のCCDリニアセンサ15と同様であり、高解像度を必要とするときは、第1のセンサ列(主センサ列)3と第2のセンサ列(副センサ列)4の信号電荷を読み出し、信号処理して高解像度の画像作りを行い、解像度を必要としないときには、第2のセンサ列4の信号電荷を不要として第1のセンサ列の信号電荷のみを信号処理して出力するようにしている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のCCDリニアセンサ1及び16においては、第1のセンサ列(主センサ列)3のみの信号電荷を出力する場合、第2のセンサ列(副センサ列)4で発生した信号電荷をリセットドレイン13に掃き捨てるために一旦フローティングディフュージョン領域11に転送させる必要があり、このため、第1のセンサ列3の信号が不要な第2のセンサ列4の信号の影響を受ける可能性がある。
【0012】
これは、第1のセンサ列3の信号と第2のセンサ列4の信号が交互に出力されるので、出力バッファ部(いわゆる出力回路部14)でのカップリングを受けるためである。特に、第1のセンサ列3は黒の状態にもかかわらず、空間的に離れた第2のセンサ列4は黒から白に変化すると、微妙に第1のセンサ列3の信号が変動する。
【0013】
また、解像度を必要としない高速での読み取りを行う場合、転送クロックパルスの周波数を高くする必要があり、そのため、データ領域が短くなるなどして、外部での信号処理が難しくなる。
【0014】
また、1つのセンサ列に対して複数のCCD転送レジスタを有して、センサ列の各画素(センサ部)の信号電荷を複数の転送レジスタに振り分けて読み出す方式のCCDリニアセンサにおいても、画素を間引いて所要の画素の信号電荷のみ読み出す場合、選択された画素の信号電荷が他の画素の信号電荷の影響を受ける。
【0015】
一方、例えばカラーCCDリニアセンサ等の複数のセンサ列を有するCCDリニアセンサにおいて、全センサ列の信号電荷の読み出し以外に、所要のセンサ列の信号電荷のみを選択して読み出すようにした読み出しモードを備える場合、非選択のセンサ列の信号電荷、或はスミア成分の電荷を無理なく掃き捨てられることが望まれる。
【0016】
本発明は、上述の点に鑑み、複数の転送レジスタを選択して所要のセンサ列又はセンサ部の信号を読み出す際に、選択された信号電荷が非選択の転送レジスタでの不要電荷に影響されないことを可能にし、或は、不要電荷を無理なく掃き捨てることを可能にし、或は解像度を必要としない場合の高速での読み出しを可能にした、固体撮像装置及びその駆動方法を提供するものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像装置は、1つ又は複数のセンサ列と、1つの前記センサ列に対して設けられた、1つのセンサ列内の複数のセンサ部の信号電荷を奇数と偶数に振り分けて転送する2つの転送レジスタと、前記2つの転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部と、読み出しモードに応じて非選択となる転送レジスタに設けられた電荷掃き捨て手段を有し、非選択となる転送レジスタの信号電荷が前記電荷掃き捨て手段へ掃き捨てられる構成とする。
【0018】
本発明の固体撮像装置においては、1つのセンサ列に対して2つの転送レジスタが設けられ、センサ列内の複数のセンサ部の信号電荷が奇数と偶数に振り分けて2つの転送レジスタに転送されるので、奇数又は偶数のセンサ部の信号電荷を必要に応じて選択して読み出すことができる。非選択となる転送レジスタに電荷掃き捨て手段が設けられるので、非選択とされた転送レジスタでの信号電荷は電荷電圧変換部へ転送されず、電荷掃き捨て手段を介して掃き捨てられる。従って、選択された信号電荷が不要の信号電荷の影響を受けない。
奇数又は偶数のセンサ部の信号電荷のみを読み出す時は、全センサ部の読み出しモード時に比べて、同じ駆動周波数であれば、高速で読み出すことが可能となり、同じ読み出し時間であれば、駆動周波数が低減する分、外部での信号処理が容易になる。
【0019】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、1つ又は複数のセンサ列と、1つの前記センサ列に対して設けられた2つの転送レジスタと、前記2つの転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部を有し、1つのセンサ列内の複数のセンサ部の信号電荷を奇数と偶数に振り分けて2つの転送レジスタに転送し、読み出しモードに応じて非選択となる転送レジスタに転送された信号電荷を、この転送レジスタに設けられた電荷掃き捨て手段に掃き捨てるようにする。
【0020】
本発明の固体撮像装置の駆動方法においては、奇数又は偶数のセンサ部の信号電荷を選択的に読み出すとき、非選択の転送レジスタの不要の信号電荷が電荷電圧変換部に転送されず、掃き捨てられるので、選択された信号電荷が不要の信号電荷の影響を受けない。
奇数又は偶数のセンサ部の信号電荷のみを読み出す時は、全センサ部の読み出しモード時に比べて、同じ駆動周波数であれば、高速の読み出しを可能にし、同じ読み出し時間であれば、駆動周波数が低減する分、外部での信号処理を容易にする。
【0021】
本発明に係る固体撮像装置は、複数のセンサ列と、各センサ列に対応して読み出しゲート部を介して設けられた複数の転送レジスタと、各センサ列又は所定のセンサ列に隣接して設けられた電荷掃き捨て手段と、非選択のセンサ列の電荷掃き捨て手段を選択する選択手段と、非選択のセンサ列の読み出しゲート部を選択してオフする手段と、複数の転送レジスタからの信号電荷が転送される電荷電圧変換部とを有し、所要のセンサ列の信号電荷の読み出し時、前記非選択のセンサ列の信号電荷を前記転送レジスタへ読み出さずに前記電荷掃き捨て手段へ掃き捨てるようにした構成とする。
【0022】
本発明の固体撮像装置においては、所要のセンサ列の信号電荷を読み出すとき、非選択のセンサ列の電荷掃き捨て手段が選択されて電荷掃き捨て状態となると共に、非選択のセンサ列の読み出しゲート部が選択されてオフ状態となる。これにより、非選択のセンサ列の信号電荷は、転送レジスタへ読み出されずに、電荷掃き捨て手段に掃き捨てられる。従って、非選択のセンサ列の信号に影響されずに、選択されたセンサ列の信号の高速読み出しが可能になる。
所要のセンサ列の信号電荷のみを読み出す時は、全センサ列の読み出しモード時に比べて、同じ駆動周波数であれば、高速で読み出すことが可能となり、同じ読み出し時間であれば、駆動周波数が低減する分、外部での信号処理が容易になる。
【0023】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、複数のセンサ列と、各センサ列に対応して読み出しゲート部を介して設けられた複数の転送レジスタと、各センサ列又は所定のセンサ列に隣接して設けられた電荷掃き捨て手段と、複数の転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部とを有し、複数の転送レジスタを選択して所要のセンサ列の信号電荷を読み出し、該信号電荷の読み出し時、非選択のセンサ列に隣接して設けられた電荷掃き捨て手段を選択し、非選択のセンサ列に対応する読み出しゲート部をオフして非選択の信号電荷を前記電荷掃き捨て手段に掃き捨てるようにする。
【0024】
本発明の固体撮像装置の駆動方法においては、複数の転送レジスタを選択して所要のセンサ列の信号電荷を選択的に読み出すとき、非選択の転送レジスタの不要の信号電荷が電荷電圧変換部に転送されず、掃き捨てられるので、選択された信号電荷が不要の信号電荷の影響を受けない。
所要のセンサ列の信号電荷のみを読み出す時は、全センサ部の読み出しモード時に比べて、同じ駆動周波数であれば、高速の読み出しを可能にし、同じ読み出し時間であれば、駆動周波数が低減する分、外部での信号処理を容易にする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例を説明する。
【0026】
本発明の説明に先立ち、固体撮像装置等に適用されるCCDリニアセンサの参考例について説明する。図1は、第1参考例を示す。
【0027】
本参考例に係るCCDリニアセンサ21は、画素ずらし方式のCCDリニアセンサであり、夫々画素となる複数のセンサ部22が一方向に配列された主センサ列となる第1のセンサ列23と副センサ列となる第2のセンサ列24を有し、夫々のセンサ列23及び24の一側に読み出しゲート部25及び26を介して例えば2相駆動の主転送レジスタとなる第1のCCD転送レジスタ27及び副転送レジスタとなる第2のCCD転送レジスタ28を配置して成る。
【0028】
2つのセンサ列23及び24は、互に半ピッチずらして形成され、同図Bに示すように、両センサ列23及び24間の間隔X3 を画素ピッチX4 の整数倍(従ってX3 =nX4 )にして構成される。
【0029】
第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28は、出力部側で結合されるように、共通CCD転送レジスタ部29に接続され、この共通CCD転送部レジスタ部29の終段に隣接して、所定の固定電位(例えば接地電位)が与えられる出力ゲート部30、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域あるいはフローティングゲート部、本例ではフローティングディフュージョン領域31が形成される。さらに、フローティングディフュージョン領域31に隣接するようにリセットゲート部32及びリセットドレイン33が形成される。フローティングディフュージョン領域31には出力回路34が接続される。
【0030】
そして、本参考例においては、特に第2のCCD転送レジスタ28の終端に近い転送部に、即ち例えば共通CCD転送レジスタ部29側に近い折曲された転送路を形成する部分の転送部に接して、第2のセンサ列24から第2のCCD転送レジスタに読み出された信号電荷を、フローティングディフュージョン領域31へ転送する手前で掃き捨てるための電荷掃き捨て手段36を設ける。
【0031】
図2は、このCCDリニアセンサ21のCCD転送レジスタの要部、即ち第1及び第2の転送レジスタ27及び28をマルチプレックスする箇所の一例を示す。図2に示すように、第1のCCD転送レジスタ27は、2相駆動パルス(クロックパルス)φ1 及びφ2 が印加される転送部41a,41bが順次配列され、最終段の例えば駆動パルスφ1 が印加される転送部41aが共通CCD転送レジスタ部29に接続されるように形成される。第2のCCD転送レジスタ28は、同様に2相駆動パルスφ1 及びφ2 が印加される転送部42a,42bが順次配列されると共に、最終段に独立の駆動パルス(クロックパルス)φ2Lが印加される転送部42Cが配され、この転送部42Cが共通CCD転送レジスタ部29に接続されるように形成される。
【0032】
共通CCD転送レジスタ部29では、2相の駆動パルス(クロックパルス)φ3 及びφ4 が印加される転送部43a,43bが配列されて成る。本例では、駆動パルスφ3 が印加される初段の転送部43aが、第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28の駆動パルスφ1 及びφ2Lが印加される最終段の転送部41a及び42cに接続され、最終段の転送部43bがフローティングディフュージョン領域31に隣接する出力ゲート部30に接続されるようになされている。
【0033】
この第2のCCD転送レジスタ28の共通CCD転送レジスタ部29へ継がる、いわゆるくびれ部分に相当する転送部、本例では駆動パルスφ1 が印加される転送部42aに隣接して電荷掃き捨て手段36が形成される。図2の実施の形態では、電荷掃き捨て手段36を所定の固体電位が与えられたオーバーフローゲート部45とオーバーフロードレイン46からなる電荷掃き捨て手段361によって構成している。
【0034】
次に、本参考例に係るCCDリニアセンサ21の動作を説明する。最高解像度モードの場合は、第1のCCD転送レジスタ27及び第2のCCD転送レジスタ28を用いて、主センサ列である第1のセンサ列23及び副センサ列である第2のセンサ列24の夫々の信号電荷を読み出す。
【0035】
図4は、最高解像度モードでのクロックタイミングを示す。第2のCCD転送レジスタ28の最終段に印加される駆動パルスφ2Lは、駆動パルスφ2 と同じクロック周波数及び同じタイミングのパルスにする。また、第1のセンサ列23と第2のセンサ列24の信号電荷を混色なく転送させるために、共通CCD転送レジスタ部29は、第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28に対して2倍速で転送する。このため、駆動パルスφ3 ,φ4は、駆動パルスφ1 ,φ2 ,φ2Lの2倍のクロック周波数のパルスにしている。
【0036】
リセットゲート32には駆動パルスφ4 に同期したリセットパルスφRSが印加される。最高解像度モードでは、第1のCCD転送レジスタ27に読み出された主センサ列23の各画素の信号電荷と第2のCCD転送レジスタ28に読み出された副センサ列24の各画素の信号電荷が共通CCD転送レジスタ部29へ交互に転送され、従って、フローティングディフュージョン領域31へ交互に転送され電荷電圧変換されて出力回路34を通じて出力される。
【0037】
次に、2分の1解像度モードの場合は、第1のCCD転送レジスタ27を用いて主センサ列である第1のセンサ列23の信号電荷のみを読み出し、副センサ列である第2のセンサ列24の信号電荷は読み出さない。
【0038】
図5は、2分の1解像度モード、即ち主センサ列のみを使用する場合のクロックタイミングを示す。駆動パルスφ1 とφ4 は同じクロック周波数、同じタイミングのパルスにし、駆動パルスφ2 とφ3 は同じクロック周波数、同じタイミングのパルスとする。第2のCCD転送レジスタ28の最終段の転送部42cに印加される駆動パルスφ2Lは、第1のセンサ列23の信号電荷が転送される期間中所定の低レベルに維持される。ここで、オーバーフローゲート部45の電位をφ2Lの電位より深く設定することにより、φ1 のゲート下に蓄えられた電子が、φ2Lの転送部42cに転送されず、オーバーフローゲート部45を介してオーバーフロードレイン48へ転送されるように設計する。
【0039】
この2分の1解像度モードでは、主センサ列23の信号電荷のみが第1のCCD転送レジスタ27を通じてフローティングディフュージョン領域31に転送され、電荷電圧変換されて出力回路34を通じて出力される。
【0040】
一方、第2のCCD転送レジスタ28に読み出された副センサ列24の信号電荷は、第2のCCD転送レジスタ28内を転送するも、共通CCD転送レジスタ部29へ転送されず、従って、フローティングディフュージョン領域31へ転送されず、第2のCCD転送レジスタ24の最終段の駆動パルスφ2Lが与えられる転送部42cのストレージ部に蓄積され、後続の信号電荷がオーバーフローゲート部(オーバーフローバリア)45を越えてオーバーフロードレイン46に掃き捨てられる。
【0041】
なお、転送部42cに残った信号電荷は、主センサ列23の1列分の画素信号を出力した後の画素信号のブランキング期間に、リセットドレイン33に掃き捨てられる。主センサ列23の読み出し中の途中でリセットドレイン33に掃き捨てることも可能である。
【0042】
上記の図2の例では、電荷掃き捨て手段36としてオーバーフローゲートとオーバーフロードレインからなる電荷掃き捨て手段361を用いたが、その他、図3に示すように、シャッタゲート45とシャッタドレイン46からなる電子シャッタ構造による電荷掃き捨て手段362で構成することもできる。駆動パルスは、図4及び図5と同じである。
【0043】
最高解像度モードのときには、電荷掃き捨て手段362のシャッタゲート45に与えるシャッタパルスを低レベルにして、主センサ列23の信号電荷及び副センサ列24の信号電荷を夫々第1のCCD転送レジスタ27及び第2のCCD転送レジスタ28を通じて共通CCD転送レジスタ部29へ転送して両センサ列23及び24の信号を出力する。
【0044】
2分の1解像度モードのときは、電荷掃き捨て手段362のシャッタゲート45に与えるシャッタパルスを高レベルにし、第2のCCD転送レジスタ28に読み出された副センサ列24の信号電荷をシャッタゲート45を通じてシャッタドレイン46へ掃き捨てるようにする。そして、主センサ列23の信号電荷のみを、第1のCCD転送レジスタ27を通じてフローティングディフュージョン領域31へ転送して電荷電圧変換して出力回路34より出力するようになす。
【0045】
図1に示す本参考例に係るCCDリニアセンサ21によれば、読み出しモードとして、最高解像度モードと2分の1解像度モードを選択することができる。そして、2分の1解像度モードの場合には、一方の副センサ列である第2のセンサ列24の信号電荷を掃き捨てることになるが、その際の、掃き捨てられる不要な信号電荷はフローティングディフュージョン領域31へ転送されることなく、第2のCCD転送レジスタ28の終端付近の転送部42aから電荷掃き捨て手段36へ掃き捨てられる。この電荷掃き捨て手段36では第2のCCD転送レジスタ28でのスミア成分の電荷も同時に掃き捨てられる。従って、主センサ列23の信号電荷は、副センサ列24の信号電荷の影響を受けることがない。即ち、主センサ列23からの信号は変動することがない。
【0046】
また、2分の1解像度モードの場合、副センサ列24の信号電荷をフローティングディフュージョン領域31まで転送しなくて済むので、駆動パルスφ3 ,φ4 のクロック周波数が駆動パルスφ1 ,φ2 のクロック周波数と同じとなり、波形の平坦性が増す。
【0047】
電荷掃き捨て手段36は、第2のCCD転送レジスタ28の共通CCD転送レジスタ29に接続される、いわゆるくびれ部分の転送部42aに接続するように設けるので、即ち無駄となる領域に設けられるので、リニアセンサのレイアウトの高密度化が可能となる。
【0048】
尚、このCCDリニアセンサ21には、共通の電子シャッタ機能、ブルーミング阻止のためのオーバーフロードレイン機能をもたせた構成とすることができる。
【0049】
尚、主センサ列と複数の副センサ列を形成し、主センサ列のCCD転送レジスタ及び複数の副センサ列のCCD転送レジスタの終端を共通CCD転送レジスタ部に接続し、各副センサ列のCCD転送レジスタに上述の電荷掃き捨て手段を設け主センサ列及び副センサ列の信号電荷を選択して所要のセンサ列の信号電荷を読み出すようにしたCCDリニアセンサを構成することができる。これは、2つ以上の読み出しモードを備える。この場合にも、非選択とされた副センサ列の信号電荷は電荷掃き捨て手段を通して掃き捨てられ、フローティングディフュージョン領域に転送されるので、この不要電荷が選択された信号電荷に影響を与えることがない。
【0050】
尚、上例では画素ずらし方式に適用したが、第1及び第2のセンサ列23及び24を画素ずらししない方式にも適用できる。
【0051】
上述の図1のCCDリニアセンサ21は、画素ずらし方式における基本構成である。
【0052】
次に、図6は、この画素ずらし方式のCCDリニアセンサ21をカラーCCDリニアセンサに適用した場合の第2参考例を示す。
【0053】
本参考例に係るカラーCCDリニアセンサ51は、複数の色リニアセンサ例えばR(赤)リアにセンサ52R、G(緑)リニアセンサ52G及びB(青)リニアセンサ52Bにより構成される。各Rリニアセンサ52R、Gリニアセンサ52G及びBリニアセンサ52Bは、夫々図1と同様に、画素となる複数のセンサ部22が一方向に配列された主センサ列である第1のセンサ列23と副センサ列である第2のセンサ列24が並列して設けられ、各第1及び第2のセンサ列23及び24の一側に読み出しゲート25及び26を介して例えば2相駆動の主転送レジスタとなる第1のCCD転送レジスタ27及び副転送レジスタとなる第2のCCD転送レジスタ28を配置され成る。
【0054】
第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28は、共通CCD転送レジスタ部29に接続され、共通CCD転送レジスタ部29の終段に隣接して出力ゲート部50、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域31が形成される。さらに、フローティングディフュージョン領域31に隣接するように、リセットゲート部32及びリセットドレイン33が形成され、フローティングディフュージョン領域31には出力回路34が接続される。
【0055】
そして、各Rリニアセンサ52R、Gリニアセンサ52G及びBリニアセンサ52Bにおける第2のCCD転送レジスタ28の、共通CCD転送レジスタ部29に接続される、いわゆるくびれ部分の転送部42aに隣接して電荷掃き捨て手段36が設けられる。
【0056】
この電荷掃き捨て手段36としては、前述の図2のオーバーフロードレイン構造の電荷掃き捨て手段361又は図3のシャッタドレイン構造の電荷掃き捨て手段362で形成することができる。
【0057】
本参考例に係るカラーCCDリニアセンサ51によれば、最高解像度モード及び2分の1解像度モードを選択することができる。そして、2分の1解像度モードとした場合には、上述したように第2のCCD転送レジスタ28に読み出された副センサ列24の信号電荷24はフローティングディフュージョン領域31へ転送されず、電荷掃き捨て手段36へ掃き捨てられる。これによって主センサ列23の信号電荷が不要な副センサ列24の信号電荷の影響を受けることがない。
【0058】
このカラーCCDリニアセンサ51において、Rリニアセンサ52R、Gリニアセンサ52G及びBリニアセンサ52Bから所要の色リニアセンサだけを選択して読み出すように構成することもできる。
【0059】
また、Rリニアセンサ52R、Gリニアセンサ52G及びBリニアセンサ52Bのうちの所要の色リニアセンサのみ、2分の1解像度モードとし、他の色リニアセンサを最高解像度モードとして読み出すことができる等、種々の読み出しモードとすることも可能である。つまり、2つ以上の読み出しモードを備えることができる。
【0060】
また、図6のカラーCCDリニアセンサ51において、破線で示すように、第2のCCD転送レジスタ28の外側にセンサ列の領域に対応してシャッタドレイン構造又はオーバーフロードレイン構造の電荷掃き捨て手段53を設けることも可能である。
【0061】
隣り合う各色リニアセンサ間の間隔を狭めるには、第2のCCD転送レジスタ28の端部側に実線で示す電荷掃き捨て手段36を設ける方が好ましい。
【0062】
次に、固体撮像装置等に適用される本発明に係るCCDリニアセンサの実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態においては、上述した参考例と対応する部分には同一符号を付して説明する。
【0063】
図7は、本発明のCCDリニアセンサの一実施の形態を示す。本実施の形態に係るCCDリニアセンサ61は、上述の参考例と同様に画素ずらし方式のCCDリアにセンサに適用した場合である。
【0064】
このCCDリニアセンサ61は、夫々画素となる複数のセンサ部22が一方向に配列された主センサ列となる第1のセンサ列23と副センサ列となる第2のセンサ列24を有し、夫々のセンサ列23及び24の一側に読み出しゲート部25及び26を介した例えば2相駆動の主転送レジスタとなる第1のCCD転送レジスタ27及び副転送レジスタとなる第2のCCD転送レジスタ28を配置して成る。センサ列23及び24は、互に半ピッチずらして形成される。
【0065】
第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28は、出力部側で結合されるように、共通CCD転送レジスタ部29に接続され、この共通CCD転送レジスタ部29の終段に隣接して所定の固定電位(例えば接地電位)が与えられる出力ゲート部30、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域31が形成される。さらに、フローティングディフュージョン領域31に隣接するようにリセットゲート部32及びリセットドレイン33が形成される。フローティングディフュージョン領域31には、出力回路34が接続される。
【0066】
そして、本実施の形態においては、特に、参考例と同様に第2のCCD転送レジスタ28の共通CCD転送レジスタ部29に近い、いわゆるくびれ部分に相当する転送部42aに接続するように、オーバーフロードレイン構造、或はシャッタドレイン構造による第1の電荷掃き捨て手段36〔361,362〕(図2、図3参照)を形成すると共に、さらに第2のセンサ列24の他側にセンサ列の長さに亘ってシャッタゲート63及びシャッタドレイン64からなる第2の電荷掃き捨て手段62を形成する。
【0067】
この第2の電荷掃き捨て手段62は、2分の1解像度モード時の不要電荷の掃き捨てに用いられる。なお、この第2の電荷掃き捨て手段62は露光時間を制御するためのいわゆる電子シャッタ手段として兼用することができる。この場合には、図示せざるも、第1のセンサ列23の側にも(第2の電荷掃き捨て手段62に対向する側に)、第1のセンサ列23の露光時間を制御するための電子シャッタ手段が設けられる。
【0068】
本実施の形態に係るCCDリニアセンサ61によれば、参考例と同様に、最高解像度モードのときには、第1のセンサ列23及び第2のセンサ列24の信号電荷が第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28を介してフローティングディフュージョン領域31へ転送され、出力回路34を通じて出力される。
【0069】
2分の1解像度モードのときは、第1のセンサ列23の信号電荷のみがフローティングディフュージョン領域31に転送されて出力回路34を通じて出力され、第2のセンサ列24の信号電荷はフローティングディフュージョン領域31へ転送されず掃き捨てられる。即ち、2分の1解像度モードのとき、この第2のセンサ列24の不要な信号電荷は、シャッタドレイン構造の第2の電荷掃き捨て手段62へ一括して掃き捨てられる。
【0070】
一方、この第2のCCD転送レジスタ28では、第1のセンサ列の信号の読み出し期間、第2のCCD転送レジスタ28に存在するスミア成分となる不要電荷が、第1の電荷掃き捨て手段36に掃き捨てられる。スミア成分の電荷量は、信号電荷量に比べて十分少ないので、このときの第2のCCD転送レジスタ28の負荷容量は少なくなる。
【0071】
従って、このCCDリニアセンサ61では、2分の1解像度モードのときに、第1のセンサ列の信号電荷は、スミア成分、第2のセンサ列の信号電荷等の不要電荷の影響を受けることなく、より確実に信号の変動を抑制することができる。
【0072】
その他、図1で説明したと同様の効果を奏する。
【0073】
なお、第1の電荷掃き捨て手段36に代えて鎖線で示すように、第2のCCD転送レジスタ28の外側に第2のセンサ列の長さに亘ってオーバーフロードレイン構造又はシャッタドレイン構造の第1の電荷掃き捨て手段66を設けることが可能である。但し、レイアウトの高密度化の点では、電荷掃き捨て手段36を設けた方がより好ましい。
【0074】
図8は、CCDリニアセンサの他の参考例を示す。本参考例は、2本以上のリニアセンサ素子を有するCCDリニアセンサの例である。同図は、1本のリニアセンサについて示す。本参考例に係るCCDリニアセンサ69、従ってそのリニアセンサ素子691は、画素となる複数のセンサ部22が一方向に配列されたセンサ列231と、センサ列231の一側に読み出しゲート部251を介して配されたCCD転送レジスタ271とを有し、CCD転送レジスタ271の終段に接して出力ゲート部30、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域31、リセットゲート部32及びリセットドレイン33が順次形成され、フローティングディフュージョン領域31に出力回路34が接続されて成る。
【0075】
本参考例においては、特に、CCD転送レジスタ271の終段または終段に近い転送部に接して第1の電荷掃き捨て手段36を設けると共に、同じ側にCCD転送レジスタ271に接してセンサ列231の長さにわたって、例えばシャッタゲート71及びシャッタドレイン72からなる第2の電荷掃き捨て手段73を設ける。センサ列231の他側には、例えばゲート部74を介してオーバーフロードレイン、或はシャッタドレイン等の手段75を設けることができる。
【0076】
本参考例に係るCCDリニアセンサ69によれば、その2本以上のリニアセンサ素子691の全部、或はそのうちの所要のリニアセンサ素子691を選択することにより、選択されたリニアセンサ素子691の信号電荷がCCD転送レジスタ271に読み出され、フローティングディー領域31、出力回路34を介して出力される。そして、選択されないリニアセンサ素子691の信号電荷は、CCD転送レジスタ271に読み出されると同時に、第2の電荷掃き捨て手段73に掃き捨てられる。また、選択されたリニアセンサ
素子691の信号電荷が転送されている間のCCD転送レジスタ271でのスミア成分(電荷)は第1の電荷掃き捨て手段36に掃き捨てられる。これにより、非選択のリニアセンサ素子691におけるCCD転送レジスタ271の負荷容量が少なくなる。
【0077】
図8のリニアセンサ素子691をR(赤)、G(緑)及びB(青)に対応して3本配列してカラーCCDリニアセンサを構成することもできる。
【0078】
図9は、CCDリニアセンサのさらに他の参考例を示す。本例は、カラーCCDリニアセンサに適用した場合である。本実施の形態に係るカラーCCDリニアセンサ81は、複数の色リニアセンサ82、例えばR(赤)リニアセンサ82R、G(緑)リニアセンサ82G及びB(青)リニアセンサ82Bにより構成される。
【0079】
各Rリニアセンサ82R、Gリニアセンサ82G及びBリニアセンサ82Bは、画素となる複数のセンサ部22が一方向に配列されたセンサ列232と、センサ列232の一側に読み出しゲート部252を介して配されたCCD転送レジスタ272とを有し、CCD転送レジスタ272の終段に接して出力ゲート部30、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域31、リセットゲート部32及びリセットドレイン33が順次形成され、フローティングディフュージョン領域31に出力回路34が接続されて成る。
【0080】
本参考例においては、特に、CCD転送レジスタ272の終段または終段に近い転送部に接して電荷掃き捨て手段36を設ける。また、センサ列232の他側に接してシャッタゲート部及びシャッタドレインからなる電子シャッタ手段84を設ける。
【0081】
本参考例に係るカラーCCDリニアセンサ81によれば、そのR、G及びBのリニアセンサ82R、82G及び82Bの全部、或はそのうちの所要の色リニアセンサ82を選択することにより、選択されたリニアセンサ82の信号電荷がCCD転送レジスタ272に読み出され、フローティングディフュージョン領域31、出力回路34を介して出力される。そして、選択されない色のリニアセンサ82の信号電荷は、CCD転送レジスタ272に読み出された後、CCD転送レジスタ272内を転送して、電荷掃き捨て手段36に掃き捨てられる。
【0082】
また、電子シャッタ手段84を有するので、選択されない色のリニアセンサ82の信号電荷が電子シャッタ手段84へ掃き捨てられ、選択されないCCD転送レジスタ272でのスミア成分(電荷)が電荷掃き捨て手段36に掃き捨てられる。この電子シャッタ84は、第2の電荷掃き捨て手段を兼用することになる。このときは、非選択のリニアセンサ素子691におけるCCD転送レジスタ271の負荷容量が少なくなる。
【0083】
図10は、本発明のCCDリニアセンサの他の実施の形態を示す。本実施の形態に係るCCDリニアセンサ86は、図10Aに示すように、画素となる複数のセンサ部22〔22A,22B〕が一方向に配列されたセンサ列233を有し、このセンサ列233の両側にそれぞれ読み出しゲート部253及び254を介して2相駆動の第1及び第2のCCD転送レジスタ273及び274が配列されて成る。第1及び第2のCCD転送レジスタ273及び274は互に1ピッチずれて配列される。第1及び第2のCCD転送レジス273及び274は、出力側で結合されるように、夫々のCCD転送レジスタ273及び274の終段の転送部に隣接する出力ゲート部30を介して共通の電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域31に接続され、さらにリセットゲート部32及びリセットドレイン33が順次形成され、フローティングディフュージョン領域31に出力回路34が接続されて成る。尚、CCD転送レジスタ273及び274のマルチプレックス部分としては、図10Bに示すように構成することも可能である。図10Aに対応する部分は同一符号を付して説明を省略する。
【0084】
本実施の形態においては、特に、図2、図3に示すと同様に、一方のCCD転送レジスタ、例えばCCD転送レジスタ274の終段または終段に近い転送部に接して電荷掃き捨て手段36が設けられる。
【0085】
本実施の形態に係るCCDリニアセンサ86によれば、奇数番目のセンサ部22Aの信号電荷は第1のCCD転送レジスタ273に読み出され、偶数番目のセンサ部22Bの信号電荷は第2のCCD転送レジスタ274に読み出されて順次フローティングディフュージョン領域31に転送され、電荷電圧変換されて出力回路34を通じて出力される。
【0086】
このCCDリニアセンサ86では、奇数番目のセンサ部22Aの信号電荷のみを選択して第1のCCD転送レジスタ273を介して読み出され、偶数番目のセンサ部22Bの信号電荷を掃き捨てるようにした読み出しモード機能を持たせることができる。この読み出しモードにしたとき、非選択の偶数番目のセンサ部22Bの信号電荷は、第2のCCD転送レジスタ274に読み出した後、フローティングディフュージョン領域31に転送されず、その前段で電荷掃き捨て手段36より掃き捨てられる。これにより、奇数番目のセンサ部22Aの信号電荷は、非選択の偶数番目のセンサ部22Bの信号電荷の影響を受けることなく出力できる。この場合も、非選択の偶数番目のセンサ部22Bの信号電荷を転送しなくて済むので共通CCD転送レジスタ293の駆動パルスφ3 ,φ4 のクロック周波数がφ1 ,φ2 のクロック周波数と同じになり、波形の平坦性が増す。
【0087】
このCCDリニアセンサ86をR,G,Bに対応して3本配列してカラーCCDリニアセンサとして構成することができる。
【0088】
上述の実施の形態においては、解像度を必要とせず、所要のセンサ列又はセンサ部の信号電荷のみを読み出すモードとしたとき、駆動パルス周波数を最高解像度モード時の駆動パルス周波数と同じにすれば、高速での読み取りが可能になる。また、最高解像度モード時と同じ読み出し時間とすれば、駆動パルス周波数が低くなり、データ領域が長くなって、外部での信号処理が容易になる。
【0089】
図11は、本発明のCCDリニアセンサの他の実施の形態を示す。本実施の形態に係るCCDリニアセンサ88は、前述と同様に、夫々画素となる複数のセンサ部22が一方向に配列された第1のセンサ列23と第2のセンサ列24を有し、夫々のセンサ列23及び24の一側に読み出しゲート部25及び26を介して例えば2相駆動の第1のCCD転送レジスタ27及び第2のCCD転送レジスタ28を配置して成る。
【0090】
本例では、各センサ列23及び24が転送レジスタ27及び28に対して同じ側に配置される。又、各センサ列23及び24では、本来の画像信号となる信号電荷を生じる夫々のセンサ部22(S1 〜Sn )、センサ部22(S1 ′〜Sn′)の前後に、出力信号の黒基準レベルを得るためのダミーセンサ部22(D1〜Dn )及び22(Dn+1 〜Dm )、ダミーセンサ部22(D1 ′〜Dn ′)及び22(Dn+1 ′〜Dm ′)が配列して設けられる。このダミーセンサ部(D1〜Dn )及び22(Dn+1 〜Dm )、ダミーセンサ部22(D1 ′〜Dn ′)及び22(Dn+1 ′〜Dm ′)は、上面が遮光膜で覆われる。センサ列23,24の画素配列は、画素ずらし方式、あるいは画素ずらししない方式のいずれも採り得る。
【0091】
第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28は、出力部側で結合されるように、共通CCD転送レジスタ部29に接続され、この共通CCD転送レジスタ部29の終段に隣接して所定の固定電位(例えば接地電位)が与えられる出力ゲート部30、電荷電圧変換部となる例えばフローティングディフュージョン領域あるいはフローティングゲート部、本例ではフローティングディフュージョン領域31が形成される。さらに、フローティングディフュージョン領域31に隣接するようにリセットゲート部32及びリセットドレイン33が形成される。フローティングディフュージョン領域31には、出力回路34が接続される。
【0092】
そして、本実施の形態においては、特に、第1及び第2のセンサ列23及び24の他側、即ち転送レジスタ27及び28とは反対側に隣接して電荷掃き捨て手段91及び92を形成する。電荷掃き捨て手段91及び92は夫々ゲートパルスによって制御されるゲート部93と電荷掃き捨てドレイン部94を有して形成される。電荷掃き捨て手段91及び92としては、例えば、センサ列の露光時間を制御するためのシャッタゲートとシャッタドレインからなる電子シャッタ手段を兼用することができる。
【0093】
一方、所要のセンサ列23(又は24)の信号電荷を読み出す時、非選択のセンサ列24(又は23)の電荷掃き捨て手段を選択して動作状態となす選択手段が設けられる。例えば2つのセンサ列23及び24の信号電荷を読み出すときには、各センサ列23及び24の電荷掃き捨て手段91及び92を共に非動作状態にし、いずれか一方のセンサ列、例えば第1のセンサ列23が選択されてその信号電荷のみを読み出すときには、非選択のセンサ列24の電荷掃き捨て手段92を動作状態にするための第1の選択手段(図示せず)が設けられる。第1の選択手段は、例えば電荷掃き捨て手段91及び92の夫々のゲート部93に電荷掃き捨てパルスを供給するためのパルス供給手段と、このパルス供給手段からの電荷掃き捨てパルスを非選択のセンサ列24(又は23)の電荷掃き捨て手段92(又は91)のゲート部93にのみ供給するためのスイッチング手段とによって構成することができる。
【0094】
さらに、所要のセンサ列23(又は24)の信号電荷を読み出す時、非選択のセンサ列24(又は23)の読み出しゲート部26(又は25)を選択してこれをオフ状態にする手段、即ち第2の選択手段が設けられる。この第2の選択手段は、例えば両センサ列23及び24の信号電荷を読み出すときは両センサ列23及び24の読み出しゲート部に読み出しゲートパルスを供給してオンとなし、いずれか一方のセンサ列23(又は24)を選択してその信号電荷のみを読み出すときには、非選択となったセンサ列24(又は23)の読み出しゲート部には読み出しゲートパルスが供給されないようにしたスイッチング手段にて構成することができる。
【0095】
図12は、このCCDリニアセンサ88のCCD転送レジスタの要部、即ち第1及び第2の転送レジスタ27及び28をマルチプレックスする部分の一例を示す。図12に示すように、第1のCCD転送レジスタ27は、2相駆動パルス(クロックパルス)φ1 及びφ2 が印加される転送部41a,41bが順次配列され、最終段の例えば駆動パルスφ2 が印加される転送部41bが共通CCD転送レジスタ部29に接続されるように形成される。第2のCCD転送レジスタ28は、同様に2相駆動パルスφ1 及びφ2 が印加される転送部42a,42bが順次配列されると共に、最終段の例えば駆動パルスφ1 が印加される転送部42aが共通CCD転送部29に接続されるように形成される。
【0096】
共通CCD転送レジスタ部29では、2相駆動パルス(クロックパルス)φ3及びφ4 が印加される転送部43a,43bが配列されて成る。本例では、駆動パルスφ3 が印加される初段の転送部43aが、第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28の駆動パルスφ2 及びφ1 が印加される最終段の転送部41b及び42aに接続され、最終段の転送部43bがフローティングディフュージョン領域31に隣接する出力ゲート部30に接続されるようになされている。
【0097】
次に、本実施の形態に係るCCDリニアセンサ88の動作を説明する。最高解像度モードの場合は、第1のCCD転送レジスタ27及び第2のCCD転送レジスタ28を用いて、第1のセンサ列23及び第2のセンサ列24の夫々の信号電荷を読み出す。
【0098】
図13は、最高解像度モードでのクロックタイミングを示す。ここでも、前述の図4と同様に、第1のセンサ列23と第2のセンサ列24の信号電荷を混色なく転送させるために、共通CCD転送レジスタ部29は、第1及び第2のCCD転送レジスタ27及び28に対して2倍速で転送する。このため、駆動パルスφ3 ,φ4 は、駆動パルスφ1 ,φ2 の2倍のクロック周波数のパルスにしている。
【0099】
リセットゲート32には駆動パルスφ4 に同期したリセットパルスφRSが印加される。最高解像度モードでは、第1のCCD転送レジスタ27に読み出された第1のセンサ列23の各画素の信号電荷と、第2のCCD転送レジスタ28に読み出された第2のセンサ列24の各画素の信号電荷が共通CCD転送部29へ交互に転送され、従ってフローティングディフュージョン領域31へ交互に転送され電荷電圧変換されて出力回路を通じて順次出力信号S1 ,S1 ′,S2 ,S2′,‥‥が出力される。
【0100】
次に、高解像度を必要としない場合、即ち2分の1解像度の場合は、2つのセンサ列23及び24のうちのいずれか一方、本例では第1のセンサ列23の信号電荷のみを第1のCCD転送レジスタ27を用いて読み出し、非選択の第2のセンサ列24の信号電荷を、第2の転送レジスタ28へ転送せずに、電荷掃き捨て手段92へ掃き捨てる。
【0101】
即ち、前述した第1の選択手段によって非選択の第2のセンサ列24の電荷掃き捨て手段92のゲート部93に電荷掃き捨てパルスが印加され、この電荷掃き捨て手段92が電荷掃き捨て状態となる。また、第2の選択手段によって非選択の第2のセンサ列24の読み出しゲート部26に読み出しパルスが印加されず、読み出しゲート部26はオフ状態になる。従って、非選択の第2のセンサ列24の信号電荷は、第2の転送レジスタ28へ転送されず、電荷掃き捨て手段92に全て掃き捨てられる。
【0102】
図14は、2分の1解像度モード、即ち一方のセンサ列、例えば第1のセンサ列のみを使用した場合のクロックタイミングを示す。駆動パルスφ1 とφ3 は同じクロック周波数、同じタイミングのパルスにし、駆動パルスφ2 とφ4 は同じクロック周波数、同じタイミングのパルスとする。
【0103】
この2分の1解像度モードでは、高解像度モード時の駆動パルス(φ1 ,φ2)と同じクロック周波数の駆動パルス(φ1 ,φ2 ,φ3 ,φ4 )を用いて、いわゆる転送クロックの周波数を変えずに、必要なセンサ列、例えば第1のセンサ列23の信号電荷のみを第1のCCD転送レジスタ27を通じてフローティングディフュージョン領域31に転送し、電荷電圧変換して出力回路34を通じて順次出力信号S1 ,S2 ,S3 ,S4 ,‥‥として出力することができる。
【0104】
図11に示す本実施の形態に係るCCDリニアセンサ88によれば、読み出しモードとして、最高解像度モードと2分の1解像度モードを選択することができる。そして、2分の1解像度モードの場合には、一方の第2のセンサ列24の信号電荷を第2の転送レジスタ28へ転送せず、従ってフローティングディフュージョン領域31へ転送せず、センサ列24から直接電荷掃き捨て手段92へ掃き捨てられる。従って、2分の1解像度モードにおいて、その駆動パルス周波数を最高解像度モード時の駆動パルス周波数と同じにしたときには、高速での読み取りを可能にする。また、最高解像度モード時と同じ時間で読み出すとすれば、駆動周波数は1/2となり、データ領域が長くなって、外部での信号処理が容易になる。また、選択された信号電荷は第2のセンサ列の不要な信号電荷に影響されない。
【0105】
図11のCCDリニアセンサ88は、カラーCCDリニアセンサにも適用できる。図11においては、2つのセンサ列を有するCCDリニアセンサに適用したが、その他、3つ以上のセンサ列を有するCCDリニアセンサにも適用できる。図11においては、複数のセンサ列の全てに電荷掃き捨て手段を設けたが、その他所定のセンサ列(いわゆる低解像モードのときの非選択となるセンサ列)のみに電荷掃き捨て手段を設けるようにしてもよい。
【0106】
非選択のセンサ列の信号電荷を転送レジスタへ転送せずに、センサ列に隣接する電荷掃き捨て手段に掃き捨てる本発明の構成は、前述の例えば図9に示すような複数のセンサ列を配置したリニアセンサにも適用できる。
【0107】
【発明の効果】
本発明に係る固体撮像装置によれば、2つ以上の読み出しモードを備え、所要の信号電荷の読み出し時に、非選択の不要電荷が電荷掃き捨て手段に掃き捨てられるので、不要電荷に影響されることなく選択された信号電荷を出力することができる。
【0108】
本発明に係る固体撮像装置によれば、1つのセンサ列に対して2つの転送レジスタを有し、1つのセンサ列内の複数のセンサ部の信号電荷を奇数と偶数に振り分けて2つの転送レジスタに転送する構成の場合、選択されたセンサ部の信号電荷のみを所要の転送レジスタで読み出すときは、非選択の不要電荷の影響を受けない。また、奇数又は偶数のセンサ部の信号電荷の読み出しでは、高速読み出しを可能にし、外部での信号処理を容易にする。
【0109】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法によれば、1つのセンサ列に対して2つの転送レジスタを有して、2つの転送レジスタに振り分けて転送した奇数又は偶数のセンサ部の信号電荷を選択して読み出す時、非選択の転送レジスタでの不要電荷を電荷電圧変換部に転送させずに、転送レジスタに設けられた電荷掃き捨て手段に掃き捨てることにより、不要電荷に影響されることなく、選択された信号電荷を出力することができる。
【0110】
また、所要のセンサ部の信号電荷の読み出しでは、高速読み出しを可能にし、外部での信号処理を容易にする。
【0111】
本発明に係る固体撮像装置によれば、複数のセンサ列と、各センサ列に対応して設けた複数の転送レジスタと、複数のセンサ列又は所定のセンサ列に隣接して電荷掃き捨て手段と、複数の転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部とを有し、所要のセンサ列の信号電荷を読み出す時、非選択のセンサ列の電荷掃き捨て手段を選択するとともに、そのセンサ列の読み出しゲート部をオフして非選択のセンサ列の信号電荷を転送レジスタへ転送せずに、電荷掃き捨て手段に掃き捨てる構成とすることにより、選択された所要のセンサ列の信号を、非選択のセンサ列の信号に影響されずに高速で読み出すことができる。また、外部での信号処理を容易にする。従って、高解像度の読み出しと、解像度を必要としないときの高速読み出しの両方を容易に実現することができる。
【0112】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法によれば、複数のセンサ列に対応して設けられた複数の転送レジスタを選択して所要のセンサ列の信号電荷を読み出し、この信号電荷の読み出し時、非選択のセンサ列の信号電荷を転送レジスタへ読み出さずに掃き捨てることにより、選択された所要のセンサ列の信号を、非選択のセンサ列の信号に影響されずに高速で読み出すことができる。また、外部での信号処理を容易にする。従って、高解像度の読み出しと、解像度を必要としないときの高速読み出しの両方を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】A 及びB CCDリニアセンサの第1参考例の構成図及び 図1Aの要部の拡大図である。
【図2】 図1Aの転送レジスタの要部の一例を示す拡大構成図である。
【図3】 図1Aの転送レジスタの要部の他の例を示す拡大構成図である。
【図4】 図1AのCCDリニアセンサの最高解像度モードでのクロックタイミング図である。
【図5】 図1AのCCDリニアセンサの2分の1解像度モードでのクロックタイミング図である。
【図6】 CCDリニアセンサの第2参考例の形態の構成図である。
【図7】 本発明のCCDリニアセンサの一実施の形態の構成図である。
【図8】 CCDリニアセンサの他の参考例の構成図である。
【図9】 CCD入力のさらに他の参考得例の構成図である。
【図10】 A及びB 本発明のCCDリニアセンサの他の実施の形態の構成図及び 転送レジスタ部の要部の他の例の構成図である。
【図11】 本発明のCCDリニアセンサの他の実施の形態の構成図である。
【図12】 図11の要部の拡大構成図である。
【図13】 図11のCCDリニアセンサの最高解像度モードでのクロックタイミング図である。
【図14】 図11のCCDリニアセンサの2分の1解像度モードでのクロックタイミング図である。
【図15】A及びB 従来のCCDリニアセンサの一例を示す構成図及びその要部の拡大図である。
【図16】 従来のCCDリニアセンサの他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
21,26,69,86,88‥‥CCDリニアセンサ、22‥‥センサ部(画素)23‥‥第1(主)のセンサ列、24‥‥第2(副)のセンサ列、25,26‥‥読み出しゲート部、27,28‥‥CCD転送レジスタ、29‥‥共通CCD転送レジスタ部、30‥‥出力ゲート部、31‥‥フローティングディフュージョン領域、32‥‥リセットゲート部、33‥‥リセットドレイン、36,361,362‥‥電荷掃き捨て手段、45‥‥オーバーフローゲート部、46‥‥オーバーフロードレイン、47‥‥シャッタゲート、48‥‥シャッタドレイン、51,81‥‥カラーCCDリニアセンサ、52R,52G,52B‥‥リニアセンサ素子、62‥‥第2の電荷掃き捨て手段、91,92‥‥電荷掃き捨て手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a solid-state imaging device using, for example, a linear sensor and a driving method thereof.
[0002]
[Prior art]
  For example, a pixel shift type CCD linear sensor 1 as shown in FIG. 15A has been developed as a linear sensor. The CCD linear sensor 1 has a first sensor array (so-called main sensor array) 3 and a second sensor array (so-called sub sensor array) 4 in which a plurality of sensor units 2 serving as pixels are arranged in one direction. A first transfer register (so-called main transfer register) 7 and a second transfer register (so-called “so-called main transfer register”) having a CCD structure of, for example, two-phase driving are provided on one side of the respective sensor rows 3 and 4 via read gate portions 5 and 6. Sub-transfer register) 8 is provided.
[0003]
  The two sensor rows 3 and 4 are formed so as to be shifted from each other by a half pitch, and as shown in FIG. 15B, an interval X between the sensor rows 3 and 4 is formed.1The pixel pitch X2Integer multiple (X1= NX2)
Is done. The purpose is to increase MTF (Modulation Transfer Function).
[0004]
  The first and second transfer registers 7 and 8 are connected to a common transfer register unit 9 having a CCD structure so as to be coupled on the output unit side, and adjacent to the final stage of the common transfer register unit 9, an output gate is connected. For example, a floating diffusion region 11 to be a charge voltage conversion unit is formed, and a reset gate unit 12 and a reset drain 13 are formed so as to be adjacent to the floating diffusion region 11. An output circuit 14 is connected to the floating diffusion region 11.
[0005]
  In the CCD linear sensor 1, when the highest resolution is required, the signal charges of the first sensor array (main sensor array) 3 and the second sensor array (sub sensor array) 4 are transferred to the transfer registers 7 and 8, respectively. To transfer the signals in the transfer registers 7 and 8 and alternately output the signals of the first sensor row 3 and the second sensor row 4 through the common transfer register portion 9, the floating diffusion region 11 and the output circuit 14, The signal processing unit corrects the time difference between the positions of the sensor unit 2 of the first sensor array 3 and the sensor unit 2 of the second sensor array 4 to create an image.
[0006]
  On the other hand, when the resolution of 1/2 is sufficient as an image, the signal charges of the second sensor array 4 are not necessary, and only the signal charges of the first sensor array are processed and output. In this case, unnecessary signal charges in the second sensor array 4 are swept away by the reset drain 14 through the floating diffusion region 11 and the reset gate portion 12.
[0007]
  FIG. 16 shows another example of a CCD linear sensor 16 having a sensor array layout different from that of FIG. Similar to the above example, the CCD linear sensor 16 includes a first sensor row (so-called main sensor row) 3 and a second sensor row (so-called sub-sensor) in which a plurality of sensor units 2 serving as pixels are arranged in one direction. Column) 4, and a first transfer register (so-called main transfer register) 7 and a second transfer circuit having a CCD structure, for example, of two-phase drive via readout gate portions 5 and 6 on one side of the respective sensor columns 3 and 4. Two transfer registers (so-called sub-transfer registers) 8 are provided.
[0008]
  In the CCD linear sensor 16, the sensor rows 3 and 4 are arranged on the same side with respect to the transfer registers 7 and 8. Further, in each of the sensor arrays 3 and 4, each sensor unit 2 (S that generates a signal charge that is an original image signal).1~ Sn), Sensor unit 2 (S1′ 〜SnBefore and after ′), the dummy sensor unit 2 (D for obtaining the black reference level of the output signal)1~ Dn) And 2 (Dn + 1~ Dm), Dummy sensor part 2 (D1'~ Dn′) And 2 (Dn + 1'~ Dm′) Are arranged. This dummy sensor part (D1~ Dn), (D1'+ Dn′) And (Dn + 1~ Dm), (Dn + 1'~ DmThe upper surface of ′) is covered with a light shielding film. The dummy sensor section is also provided in the sensor rows 3 and 4 in FIG.
[0009]
  Further, as described with reference to FIG. 15, the first and second transfer registers 7 and 8 are connected to the common transfer register unit 9 having a CCD structure so as to be coupled on the output unit side. 9, for example, a floating / diffusion region 11 to be an output gate unit 10 and a charge-voltage conversion unit is formed, and a reset gate unit 12 and a reset drain 13 are formed to be adjacent to the floating diffusion region 11. The An output circuit 14 is connected to the floating diffusion region 11.
[0010]
  The driving of the CCD linear sensor 16 is the same as that of the CCD linear sensor 15 of FIG. 15 described above. When high resolution is required, the first sensor array (main sensor array) 3 and the second sensor array ( When the signal charge of the sub sensor array 4 is read and signal processing is performed to create a high-resolution image, and the resolution is not required, the signal charge of the first sensor array is not required because the signal charge of the second sensor array 4 is unnecessary. Only the signal is processed and output.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way, in the CCD linear sensors 1 and 16 described above, when the signal charges of only the first sensor array (main sensor array) 3 are output, the signal charges generated in the second sensor array (sub sensor array) 4 are output. In order to sweep away to the reset drain 13, it is necessary to transfer it to the floating diffusion region 11 once. Therefore, the signal of the first sensor array 3 may be influenced by the unnecessary signal of the second sensor array 4. .
[0012]
  This is because the signal of the first sensor array 3 and the signal of the second sensor array 4 are alternately output, and thus receives coupling in the output buffer section (so-called output circuit section 14). In particular, when the second sensor array 4 that is spatially separated changes from black to white even though the first sensor array 3 is black, the signal of the first sensor array 3 slightly changes.
[0013]
  Further, when reading at a high speed that does not require resolution, it is necessary to increase the frequency of the transfer clock pulse, which makes it difficult to perform external signal processing, for example, by shortening the data area.
[0014]
  Also in a CCD linear sensor that has a plurality of CCD transfer registers for one sensor column and distributes signal charges of each pixel (sensor unit) of the sensor column to a plurality of transfer registers and reads the pixels, When only the signal charge of a required pixel is read out by thinning, the signal charge of the selected pixel is affected by the signal charges of other pixels.
[0015]
  On the other hand, in a CCD linear sensor having a plurality of sensor arrays, such as a color CCD linear sensor, a read mode in which only signal charges of a required sensor array are selected and read out in addition to reading of signal charges of all sensor arrays. In the case of providing, it is desirable that the signal charges of the non-selected sensor array or the charges of the smear component can be easily swept away.
[0016]
  In the present invention, in view of the above points, when a plurality of transfer registers are selected and a signal of a required sensor array or sensor unit is read, the selected signal charges are not affected by unnecessary charges in the non-selected transfer registers. Or unnecessary charge can be swept away without difficulty, or high-speed readout is possible when resolution is not required.TA body imaging apparatus and a driving method thereof are provided.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The solid-state imaging device according to the present invention distributes signal charges of one or a plurality of sensor rows and a plurality of sensor units in one sensor row provided for one sensor row to an odd number and an even number. Two transfer registers to transfer,A common charge-voltage converter to which signal charges from the two transfer registers are transferred;A charge sweeping means is provided in the transfer register that is not selected in accordance with the read mode, and the signal charge of the transfer register that is not selected is swept away by the charge sweeping means.
[0018]
  In the solid-state imaging device of the present invention, for one sensor rowTwoA transfer register is provided, in the sensor arraypluralThe signal charge of the sensorDistribute into odd and even twoTransfer registerSwitch toBecause it is sentOdd or evenThe signal charge of the sensor unit can be selected and read as necessary. Charge transfer sweeping means is provided in the transfer register that is not selected.signalThe charges are not transferred to the charge voltage conversion unit, but are swept away via the charge sweeping means. Therefore, the selected signal charge isUnnecessary signalUnaffected by charge.
  Odd or evenWhen reading only the signal charge of the sensor unit, it is possible to read at a higher speed if the drive frequency is the same as in the read mode of all the sensor units, and if the read time is the same, the drive frequency is reduced. External signal processing becomes easy.
[0019]
  The solid-state imaging device driving method according to the present invention includes one or a plurality of sensor rows and two transfer registers provided for the one sensor row.And a common charge-voltage converter to which signal charges from the two transfer registers are transferredThe signal charges of a plurality of sensor units in one sensor array are divided into odd and even numbers and transferred to two transfer registers, and the signal charges transferred to the transfer registers that are not selected according to the read mode are The charge sweeping means provided in the transfer register is swept away.
[0020]
  In the driving method of the solid-state imaging device of the present invention,Odd or evenWhen the signal charge of the sensor unit is selectively read, the unnecessary signal charge of the non-selected transfer register is not transferred to the charge-voltage conversion unit, but is swept away, so that the selected signal charge is influenced by the unnecessary signal charge. Not receive.
  Odd or evenWhen reading only the signal charge of the sensor unit of the sensor unit, compared to the reading mode of all the sensor units, if the driving frequency is the same, high-speed reading is possible, and if the reading time is the same, the driving frequency is reduced. Facilitates external signal processing.
[0021]
  The solid-state imaging device according to the present invention is provided with a plurality of sensor rows, a plurality of transfer registers provided corresponding to each sensor row via a read gate unit, and adjacent to each sensor row or a predetermined sensor row. Selected charge sweeping means, selection means for selecting charge sweeping means for the non-selected sensor array, and means for selecting and turning off the read gate portion of the non-selected sensor array,A charge-voltage converter that transfers signal charges from a plurality of transfer registers; andAnd the signal charge of the non-selected sensor array is not read to the transfer register but is swept to the charge sweeping means when reading the signal charge of the required sensor array.
[0022]
  In the solid-state imaging device of the present invention, when reading the signal charges of a required sensor row, the charge sweeping means of the non-selected sensor row is selected to be in the charge sweeping state, and the read gate of the non-selected sensor row Part is selected and turned off. As a result, the signal charge of the non-selected sensor array is not read out to the transfer register, but is swept away by the charge sweeping means. Therefore, the signal of the selected sensor array can be read at high speed without being affected by the signal of the non-selected sensor array.
  When reading out only the signal charges of a required sensor array, it is possible to read out at a higher speed if the drive frequency is the same as in the read mode of all sensor arrays, and the drive frequency is reduced if the readout time is the same. Therefore, external signal processing becomes easy.
[0023]
  A method for driving a solid-state imaging device according to the present invention includes:A plurality of sensor rows, a plurality of transfer registers provided via the readout gate corresponding to each sensor row, a charge sweeping means provided adjacent to each sensor row or a predetermined sensor row, and a plurality of And a common charge-voltage conversion unit to which signal charges from the transfer registers are transferred, and a plurality of transfer registers are selected to read out the signal charges of a required sensor array. The charge sweeping means provided adjacent to the sensor column is selected, the read gate unit corresponding to the non-selected sensor column is turned off, and the non-selected signal charges are swept away by the charge sweeping unit.
[0024]
  In the driving method of the solid-state imaging device of the present invention, when a plurality of transfer registers are selected and the signal charges of a required sensor array are selectively read, unnecessary signal charges of the non-selected transfer registers are transferred to the charge-voltage converter. Since it is not transferred and is swept away, the selected signal charge is not affected by unnecessary signal charge.
  When reading out only the signal charges of the required sensor array, compared to the reading mode of all the sensor units, if the driving frequency is the same, high-speed reading is possible, and if the reading time is the same, the driving frequency is reduced. Facilitates external signal processing.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
  Prior to the description of the present invention, a reference example of a CCD linear sensor applied to a solid-state imaging device will be described. FIG. 1 shows a first reference example.
[0027]
  The CCD linear sensor 21 according to this reference example is a pixel shift type CCD linear sensor, and a first sensor array 23 and a sub sensor array which are main sensor arrays in which a plurality of sensor units 22 each serving as a pixel are arranged in one direction. A first CCD transfer register having a second sensor array 24 serving as a sensor array, and serving as, for example, a main transfer register for two-phase driving via a read gate unit 25 and 26 on one side of each sensor array 23 and 24 27 and a second CCD transfer register 28 serving as a sub-transfer register.
[0028]
  The two sensor rows 23 and 24 are formed so as to be shifted from each other by a half pitch, and as shown in FIG.ThreeThe pixel pitch XFourAn integer multiple of X (thus XThree= NXFour).
[0029]
  The first and second CCD transfer registers 27 and 28 are connected to the common CCD transfer register unit 29 so as to be coupled on the output unit side, adjacent to the final stage of the common CCD transfer unit register unit 29, An output gate portion 30 to which a predetermined fixed potential (for example, ground potential) is applied, and a floating diffusion region or a floating gate portion serving as a charge-voltage converter, for example, a floating diffusion region 31 in this example are formed. Further, a reset gate portion 32 and a reset drain 33 are formed so as to be adjacent to the floating diffusion region 31. An output circuit 34 is connected to the floating diffusion region 31.
[0030]
  AndThis reference exampleIn particular, the second CCD transfer register 28 is close to the end of the second CCD transfer register 28, that is, for example, in contact with the transfer unit of the portion forming the bent transfer path close to the common CCD transfer register unit 29 side. Charge sweeping means 36 is provided for sweeping signal charges read from the sensor array 24 to the second CCD transfer register before transferring them to the floating diffusion region 31.
[0031]
  FIG. 2 shows an example of the main part of the CCD transfer register of the CCD linear sensor 21, that is, a part where the first and second transfer registers 27 and 28 are multiplexed. As shown in FIG. 2, the first CCD transfer register 27 has a two-phase drive pulse (clock pulse) φ.1And φ2Are sequentially arranged, for example, the driving pulse φ at the final stage1Is formed such that the transfer unit 41a to which the voltage is applied is connected to the common CCD transfer register unit 29. Similarly, the second CCD transfer register 28 has a two-phase drive pulse φ1And φ2Are sequentially arranged, and an independent drive pulse (clock pulse) φ is provided at the final stage.2LThe transfer unit 42C to which is applied is arranged, and the transfer unit 42C is formed to be connected to the common CCD transfer register unit 29.
[0032]
  In the common CCD transfer register unit 29, a two-phase drive pulse (clock pulse) φThreeAnd φFourThe transfer units 43a and 43b to which is applied are arranged. In this example, the drive pulse φThreeIs applied to the drive pulse φ of the first and second CCD transfer registers 27 and 28.1And φ2LAre connected to the final-stage transfer units 41 a and 42 c, and the final-stage transfer unit 43 b is connected to the output gate unit 30 adjacent to the floating diffusion region 31.
[0033]
  A transfer unit corresponding to a so-called constriction portion, which is connected to the common CCD transfer register unit 29 of the second CCD transfer register 28, in this example, a drive pulse φ1The charge sweeping means 36 is formed adjacent to the transfer section 42a to which is applied. In the embodiment of FIG. 2, the charge sweeping means 36 is constituted by a charge sweeping means 361 comprising an overflow gate portion 45 and an overflow drain 46 to which a predetermined solid potential is applied.
[0034]
  Next, the operation of the CCD linear sensor 21 according to this reference example will be described. In the highest resolution mode, the first CCD transfer register 27 and the second CCD transfer register 28 are used to change the first sensor row 23 as the main sensor row and the second sensor row 24 as the sub sensor row. Each signal charge is read out.
[0035]
  FIG. 4 shows the clock timing in the highest resolution mode. Drive pulse φ applied to the last stage of the second CCD transfer register 282LIs the drive pulse φ2Pulse with the same clock frequency and timing. Further, in order to transfer the signal charges of the first sensor array 23 and the second sensor array 24 without color mixing, the common CCD transfer register section 29 has 2 to the first and second CCD transfer registers 27 and 28. Transfer at double speed. For this reason, the drive pulse φThree, ΦFourIs the drive pulse φ1, Φ2, Φ2LThe pulse has a clock frequency that is twice as high.
[0036]
  The reset gate 32 has a drive pulse φFourReset pulse φ synchronized withRSIs applied. In the highest resolution mode, the signal charge of each pixel of the main sensor array 23 read to the first CCD transfer register 27 and the signal charge of each pixel of the sub sensor array 24 read to the second CCD transfer register 28. Are alternately transferred to the common CCD transfer register unit 29, and thus are alternately transferred to the floating diffusion region 31, subjected to charge-voltage conversion, and output through the output circuit 34.
[0037]
  Next, in the case of the half resolution mode, only the signal charge of the first sensor array 23 which is the main sensor array is read using the first CCD transfer register 27, and the second sensor which is the sub sensor array is read out. The signal charge in column 24 is not read out.
[0038]
  FIG. 5 shows the clock timing when the half resolution mode is used, that is, only the main sensor array is used. Drive pulse φ1And φFourAre pulses with the same clock frequency and the same timing, and drive pulse φ2And φThreeAre pulses with the same clock frequency and the same timing. Drive pulse φ applied to the transfer unit 42c at the final stage of the second CCD transfer register 282LIs maintained at a predetermined low level during the period in which the signal charges of the first sensor array 23 are transferred. Here, the potential of the overflow gate portion 45 is φ2LBy setting it deeper than the potential of1The electrons stored under the gate of2LIt is designed to be transferred to the overflow drain 48 via the overflow gate part 45 without being transferred to the transfer part 42c.
[0039]
  In the half resolution mode, only the signal charge of the main sensor array 23 is transferred to the floating diffusion region 31 through the first CCD transfer register 27, converted into charge voltage, and output through the output circuit 34.
[0040]
  On the other hand, the signal charges of the sub-sensor array 24 read to the second CCD transfer register 28 are transferred to the second CCD transfer register 28 but are not transferred to the common CCD transfer register unit 29. The final drive pulse φ of the second CCD transfer register 24 is not transferred to the diffusion region 31.2LIs stored in the storage section of the transfer section 42c, and the subsequent signal charge passes through the overflow gate section (overflow barrier) 45 and is swept away to the overflow drain 46.
[0041]
  The signal charge remaining in the transfer unit 42c is swept away by the reset drain 33 during the blanking period of the pixel signal after outputting the pixel signal for one column of the main sensor column 23. It is also possible to sweep away to the reset drain 33 during the reading of the main sensor array 23.
[0042]
  In the example of FIG. 2 described above, the charge sweeping means 361 composed of the overflow gate and the overflow drain is used as the charge sweeping means 36. However, as shown in FIG. 3, the electrons composed of the shutter gate 45 and the shutter drain 46 are used. It can also be constituted by charge sweeping means 362 having a shutter structure. The drive pulse is the same as in FIGS.
[0043]
  In the highest resolution mode, the shutter pulse applied to the shutter gate 45 of the charge sweep-out means 362 is set to a low level, and the signal charge of the main sensor row 23 and the signal charge of the sub sensor row 24 are respectively changed to the first CCD transfer register 27 and The signals are transferred to the common CCD transfer register unit 29 through the second CCD transfer register 28 and the signals of both sensor rows 23 and 24 are output.
[0044]
  In the half resolution mode, the shutter pulse applied to the shutter gate 45 of the charge sweep-out means 362 is set to a high level, and the signal charge of the sub sensor array 24 read out to the second CCD transfer register 28 is taken as the shutter gate. It is made to sweep away to the shutter drain 46 through 45. Then, only the signal charge of the main sensor array 23 is transferred to the floating diffusion region 31 through the first CCD transfer register 27, converted into charge voltage, and output from the output circuit 34.
[0045]
  According to the CCD linear sensor 21 according to this reference example shown in FIG. 1, the highest resolution mode and the half resolution mode can be selected as the readout mode. In the half resolution mode, the signal charges of the second sensor array 24, which is one of the sub sensor arrays, are swept away. At this time, unnecessary signal charges that are swept away are floating. Without being transferred to the diffusion region 31, the charge is swept away from the transfer unit 42 a near the end of the second CCD transfer register 28 to the charge sweeping means 36. In this charge sweeping means 36, the smear component charges in the second CCD transfer register 28 are also swept away. Therefore, the signal charge of the main sensor array 23 is not affected by the signal charge of the sub sensor array 24. That is, the signal from the main sensor array 23 does not fluctuate.
[0046]
  Further, in the half resolution mode, it is not necessary to transfer the signal charge of the sub sensor array 24 to the floating diffusion region 31, so that the drive pulse φThree, ΦFourThe clock frequency of the drive pulse φ1, Φ2And the flatness of the waveform is increased.
[0047]
  The charge sweeping means 36 is provided so as to be connected to the so-called constriction transfer section 42a connected to the common CCD transfer register 29 of the second CCD transfer register 28, that is, provided in a useless area. The linear sensor layout can be densified.
[0048]
  The CCD linear sensor 21 can have a common electronic shutter function and an overflow drain function for preventing blooming.
[0049]
  The main sensor array and a plurality of sub sensor arrays are formed, and the CCD transfer registers of the main sensor array and the CCD transfer registers of the plurality of sub sensor arrays are connected to the common CCD transfer register section, and the CCD of each sub sensor array It is possible to configure a CCD linear sensor in which the above-described charge sweeping means is provided in the transfer register, and the signal charges of the required sensor array are read out by selecting the signal charges of the main sensor array and the sub sensor array. This comprises two or more read modes. Also in this case, the signal charges of the non-selected sub sensor array are swept away through the charge sweeping means and transferred to the floating diffusion region, so that this unnecessary charge may affect the selected signal charges. Absent.
[0050]
  In the above example, the pixel shift method is applied. However, the first and second sensor rows 23 and 24 can be applied to a method in which the pixels are not shifted.
[0051]
  The above-described CCD linear sensor 21 in FIG. 1 has a basic configuration in the pixel shifting method.
[0052]
  Next, FIG. 6 shows a second reference example when the pixel shift type CCD linear sensor 21 is applied to a color CCD linear sensor.
[0053]
  The color CCD linear sensor 51 according to this reference example includes a plurality of color linear sensors, for example, a sensor 52R, a G (green) linear sensor 52G, and a B (blue) linear sensor 52B at the rear of R (red). Each of the R linear sensor 52R, the G linear sensor 52G, and the B linear sensor 52B has a first sensor array 23 that is a main sensor array in which a plurality of sensor units 22 serving as pixels are arranged in one direction, as in FIG. And a second sensor array 24, which is a sub sensor array, are provided in parallel. For example, main transfer of two-phase driving is performed on one side of each of the first and second sensor arrays 23 and 24 via readout gates 25 and 26. A first CCD transfer register 27 serving as a register and a second CCD transfer register 28 serving as a sub-transfer register are arranged.
[0054]
  The first and second CCD transfer registers 27 and 28 are connected to the common CCD transfer register unit 29, and are adjacent to the final stage of the common CCD transfer register unit 29 and serve as an output gate unit 50 and a charge voltage conversion unit, for example, floating. A diffusion region 31 is formed. Further, a reset gate portion 32 and a reset drain 33 are formed adjacent to the floating diffusion region 31, and an output circuit 34 is connected to the floating diffusion region 31.
[0055]
  The charge is adjacent to the so-called constriction transfer unit 42a connected to the common CCD transfer register unit 29 of the second CCD transfer register 28 in each of the R linear sensor 52R, the G linear sensor 52G, and the B linear sensor 52B. A sweeping means 36 is provided.
[0056]
  The charge sweeping means 36 can be formed by the charge sweeping means 361 having the overflow drain structure shown in FIG. 2 or the charge sweeping means 362 having the shutter drain structure shown in FIG.
[0057]
  According to the color CCD linear sensor 51 according to this reference example, the highest resolution mode and the half resolution mode can be selected. In the half resolution mode, the signal charges 24 of the sub sensor array 24 read to the second CCD transfer register 28 are not transferred to the floating diffusion region 31 as described above, and the charge sweeping is performed. It is swept away to the discarding means 36. As a result, the signal charge of the main sensor array 23 is not affected by the signal charge of the sub sensor array 24 which is unnecessary.
[0058]
  The color CCD linear sensor 51 may be configured to select and read out only a required color linear sensor from the R linear sensor 52R, the G linear sensor 52G, and the B linear sensor 52B.
[0059]
  Further, only the required color linear sensor among the R linear sensor 52R, the G linear sensor 52G, and the B linear sensor 52B can be set to the half resolution mode, and the other color linear sensors can be read as the maximum resolution mode. Various read modes are possible. That is, two or more read modes can be provided.
[0060]
  Further, in the color CCD linear sensor 51 of FIG. 6, as shown by a broken line, a charge sweeping means 53 having a shutter drain structure or an overflow drain structure is provided outside the second CCD transfer register 28 corresponding to the sensor array region. It is also possible to provide it.
[0061]
  In order to narrow the interval between adjacent color linear sensors, it is preferable to provide charge sweeping means 36 indicated by a solid line on the end side of the second CCD transfer register 28.
[0062]
  Next, an embodiment of a CCD linear sensor according to the present invention applied to a solid-state imaging device or the like will be described. In the following embodiments, parts corresponding to those in the reference example described above are described with the same reference numerals.
[0063]
  FIG. 7 shows an embodiment of the CCD linear sensor of the present invention. The CCD linear sensor 61 according to the present embodiment is a case where the sensor is applied to a pixel shift type CCD rear as in the above-described reference example.
[0064]
  The CCD linear sensor 61 includes a first sensor row 23 serving as a main sensor row and a second sensor row 24 serving as a sub sensor row, in which a plurality of sensor units 22 each serving as a pixel are arranged in one direction. For example, a first CCD transfer register 27 serving as a main transfer register for two-phase driving and a second CCD transfer register 28 serving as a sub-transfer register are provided on one side of each sensor row 23 and 24 via a read gate unit 25 and 26. Arranged. The sensor rows 23 and 24 are formed so as to be shifted from each other by a half pitch.
[0065]
  The first and second CCD transfer registers 27 and 28 are connected to the common CCD transfer register unit 29 so as to be coupled on the output unit side, and are adjacent to the final stage of the common CCD transfer register unit 29 in a predetermined manner. An output gate portion 30 to which a fixed potential (for example, ground potential) is applied and a floating diffusion region 31 to be a charge-voltage conversion portion are formed. Further, a reset gate portion 32 and a reset drain 33 are formed so as to be adjacent to the floating diffusion region 31. An output circuit 34 is connected to the floating diffusion region 31.
[0066]
  In the present embodiment, in particular, as in the reference example, the overflow drain is connected so as to be connected to the transfer unit 42a corresponding to the so-called constricted portion, which is close to the common CCD transfer register unit 29 of the second CCD transfer register 28. The first charge sweeping means 36 [361, 362] (see FIGS. 2 and 3) having the structure or the shutter drain structure is formed, and the length of the sensor array is further provided on the other side of the second sensor array 24. A second charge sweeping means 62 comprising a shutter gate 63 and a shutter drain 64 is formed over the entire area.
[0067]
  The second charge sweeping means 62 is used for sweeping unnecessary charges in the 1/2 resolution mode. The second charge sweeping means 62 can also be used as a so-called electronic shutter means for controlling the exposure time. In this case, although not shown, the exposure time of the first sensor array 23 is also controlled on the first sensor array 23 side (on the side facing the second charge sweeping means 62). Electronic shutter means are provided.
[0068]
  According to the CCD linear sensor 61 according to the present embodiment, as in the reference example, in the highest resolution mode, the signal charges of the first sensor array 23 and the second sensor array 24 are the first and second CCDs. The data is transferred to the floating diffusion region 31 via the transfer registers 27 and 28 and output through the output circuit 34.
[0069]
  In the half resolution mode, only the signal charge of the first sensor array 23 is transferred to the floating diffusion region 31 and output through the output circuit 34, and the signal charge of the second sensor array 24 is output from the floating diffusion region 31. It is swept away without being transferred to. In other words, in the half resolution mode, unnecessary signal charges in the second sensor array 24 are collectively swept away by the second charge sweeping means 62 having the shutter drain structure.
[0070]
  On the other hand, in the second CCD transfer register 28, unnecessary charge that becomes a smear component existing in the second CCD transfer register 28 during the readout period of the signal of the first sensor array is transferred to the first charge sweeping means 36. Be swept away. Since the amount of charge of the smear component is sufficiently smaller than the amount of signal charge, the load capacity of the second CCD transfer register 28 at this time is reduced.
[0071]
  Therefore, in the CCD linear sensor 61, the signal charge of the first sensor array is not affected by unnecessary charges such as smear components and signal charges of the second sensor array in the half resolution mode. Thus, signal fluctuations can be more reliably suppressed.
[0072]
  In addition, the same effects as described in FIG.
[0073]
  As shown by a chain line instead of the first charge sweeping means 36, the first of the overflow drain structure or shutter drain structure is provided outside the second CCD transfer register 28 over the length of the second sensor array. The charge sweeping means 66 can be provided. However, it is more preferable to provide the charge sweeping means 36 in terms of increasing the density of the layout.
[0074]
  Figure 8 shows the CCD linear sensorOther reference examplesIndicates.This reference exampleIs an example of a CCD linear sensor having two or more linear sensor elements. This figure shows one linear sensor.This reference exampleThe CCD linear sensor 69, and thus the linear sensor element 691, is arranged via a sensor row 231 in which a plurality of sensor portions 22 serving as pixels are arranged in one direction and a reading gate portion 251 on one side of the sensor row 231. An output gate 30, for example, a floating diffusion region 31 that becomes a charge-voltage converter, a reset gate 32, and a reset drain 33 are sequentially formed in contact with the final stage of the CCD transfer register 271. The output circuit 34 is connected to the floating diffusion region 31.
[0075]
  This reference exampleIn particular, the first charge sweeping means 36 is provided in contact with the final stage of the CCD transfer register 271 or near the final stage, and the length of the sensor array 231 is in contact with the CCD transfer register 271 on the same side. For example, second charge sweeping means 73 including a shutter gate 71 and a shutter drain 72 is provided. On the other side of the sensor array 231, means 75 such as an overflow drain or a shutter drain can be provided via a gate portion 74, for example.
[0076]
  This reference exampleAccording to the CCD linear sensor 69, the signal charge of the selected linear sensor element 691 is converted into the CCD by selecting all of the two or more linear sensor elements 691 or a required linear sensor element 691 among them. The data is read to the transfer register 271 and output via the floating dee region 31 and the output circuit 34. Then, the signal charge of the linear sensor element 691 that is not selected is read out to the CCD transfer register 271 and is simultaneously swept away by the second charge sweeping means 73. Also, the selected linear sensor
While the signal charge of the element 691 is being transferred, the smear component (charge) in the CCD transfer register 271 is swept away by the first charge sweeping means 36. Thereby, the load capacity of the CCD transfer register 271 in the non-selected linear sensor element 691 is reduced.
[0077]
  A color CCD linear sensor may be configured by arranging three linear sensor elements 691 in FIG. 8 corresponding to R (red), G (green), and B (blue).
[0078]
  Figure 9 shows the CCD linear sensorOther reference examplesIndicates. This example is applied to a color CCD linear sensor. The color CCD linear sensor 81 according to the present embodiment includes a plurality of color linear sensors 82, for example, an R (red) linear sensor 82R, a G (green) linear sensor 82G, and a B (blue) linear sensor 82B.
[0079]
  Each of the R linear sensor 82R, the G linear sensor 82G, and the B linear sensor 82B includes a sensor column 232 in which a plurality of sensor units 22 serving as pixels are arranged in one direction, and a readout gate unit 252 on one side of the sensor column 232. The CCD transfer register 272 is arranged in contact with the output gate unit 30 in contact with the final stage of the CCD transfer register 272, for example, a floating diffusion region 31 serving as a charge-voltage conversion unit, a reset gate unit 32, and a reset drain 33 sequentially. The output circuit 34 is formed and connected to the floating diffusion region 31.
[0080]
  This reference exampleIn particular, the charge sweeping means 36 is provided in contact with the transfer stage at or near the final stage of the CCD transfer register 272. Further, an electronic shutter unit 84 including a shutter gate portion and a shutter drain is provided in contact with the other side of the sensor array 232.
[0081]
  This reference exampleAccording to the color CCD linear sensor 81, the R, G, and B linear sensors 82R, 82G, and 82B, or a required color linear sensor 82 among them, can be selected to select the selected linear sensor 82. The signal charges are read out to the CCD transfer register 272 and output via the floating diffusion region 31 and the output circuit 34. Then, the signal charges of the linear sensor 82 of the unselected color are read out to the CCD transfer register 272, transferred in the CCD transfer register 272, and then swept away by the charge sweeping means 36.
[0082]
  Further, since the electronic shutter unit 84 is provided, the signal charge of the non-selected color linear sensor 82 is swept out to the electronic shutter unit 84, and the smear component (charge) in the unselected CCD transfer register 272 is transferred to the charge sweeping unit 36. Be swept away. This electronic shutter 84 also serves as the second charge sweeping means. At this time, the load capacity of the CCD transfer register 271 in the non-selected linear sensor element 691 is reduced.
[0083]
  FIG. 10 shows another embodiment of the CCD linear sensor of the present invention. As shown in FIG. 10A, the CCD linear sensor 86 according to the present embodiment includes a sensor array 233 in which a plurality of sensor units 22 [22A, 22B] serving as pixels are arranged in one direction. Two-phase driving first and second CCD transfer registers 273 and 274 are arranged on both sides of the first and second CCDs via read gate portions 253 and 254, respectively. The first and second CCD transfer registers 273 and 274 are arranged so as to be shifted from each other by one pitch. The first and second CCD transfer registers 273 and 274 are connected to the common charge via the output gate unit 30 adjacent to the final transfer unit of the CCD transfer registers 273 and 274 so that they are coupled on the output side. For example, the voltage converter is connected to, for example, a floating diffusion region 31, a reset gate 32 and a reset drain 33 are sequentially formed, and an output circuit 34 is connected to the floating diffusion region 31. The multiplex portion of the CCD transfer registers 273 and 274 can be configured as shown in FIG. 10B. Portions corresponding to FIG. 10A are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0084]
  In the present embodiment, in particular, as shown in FIGS. 2 and 3, the charge sweeping means 36 is in contact with one of the CCD transfer registers, for example, the transfer stage of the CCD transfer register 274 or close to the transfer stage. Provided.
[0085]
  According to the CCD linear sensor 86 according to the present embodiment, the signal charge of the odd-numbered sensor unit 22A is read to the first CCD transfer register 273, and the signal charge of the even-numbered sensor unit 22B is read from the second CCD. The data is read to the transfer register 274 and sequentially transferred to the floating diffusion region 31, subjected to charge voltage conversion, and output through the output circuit 34.
[0086]
  In this CCD linear sensor 86, only the signal charge of the odd-numbered sensor unit 22A is selected and read out via the first CCD transfer register 273, and the signal charge of the even-numbered sensor unit 22B is swept away. A read mode function can be provided. In this reading mode, the signal charges of the non-selected even-numbered sensor units 22B are read to the second CCD transfer register 274 and are not transferred to the floating diffusion region 31. More swept away. Thereby, the signal charges of the odd-numbered sensor units 22A can be output without being affected by the signal charges of the non-selected even-numbered sensor units 22B. Also in this case, it is not necessary to transfer the signal charges of the non-selected even-numbered sensor units 22B, so that the drive pulse φ of the common CCD transfer register 293 is obtained.Three, ΦFourClock frequency is φ1, Φ2And the flatness of the waveform is increased.
[0087]
  Three CCD linear sensors 86 corresponding to R, G, and B can be arranged to form a color CCD linear sensor.
[0088]
  In the above-described embodiment, when the mode for reading out only the signal charges of the required sensor array or sensor unit is not required, and the drive pulse frequency is the same as the drive pulse frequency in the highest resolution mode, High-speed reading is possible. In addition, if the same readout time as that in the highest resolution mode is used, the drive pulse frequency becomes low, the data area becomes long, and external signal processing becomes easy.
[0089]
  FIG. 11 shows another embodiment of the CCD linear sensor of the present invention. As described above, the CCD linear sensor 88 according to the present embodiment includes a first sensor row 23 and a second sensor row 24 in which a plurality of sensor units 22 each serving as a pixel are arranged in one direction. For example, a first CCD transfer register 27 and a second CCD transfer register 28 that are driven in two phases are arranged on one side of the respective sensor rows 23 and 24 via read gate portions 25 and 26.
[0090]
  In this example, the sensor rows 23 and 24 are arranged on the same side with respect to the transfer registers 27 and 28. Further, in each of the sensor rows 23 and 24, each sensor unit 22 (S1~ Sn), Sensor unit 22 (S1′ 〜SnBefore and after ′), the dummy sensor unit 22 (D for obtaining the black reference level of the output signal)1~ Dn) And 22 (Dn + 1~ Dm), Dummy sensor unit 22 (D1'~ Dn') And 22 (Dn + 1'~ Dm′) Are arranged. This dummy sensor part (D1~ Dn) And 22 (Dn + 1~ Dm), Dummy sensor unit 22 (D1'~ Dn') And 22 (Dn + 1'~ DmThe upper surface of ′) is covered with a light shielding film. The pixel arrangement of the sensor rows 23 and 24 can employ either a pixel shifting method or a method without pixel shifting.
[0091]
  The first and second CCD transfer registers 27 and 28 are connected to the common CCD transfer register unit 29 so as to be coupled on the output unit side, and are adjacent to the final stage of the common CCD transfer register unit 29 in a predetermined manner. An output gate portion 30 to which a fixed potential (for example, ground potential) is applied, and a floating diffusion region or a floating gate portion serving as a charge-voltage conversion portion, in this example, a floating diffusion region 31 are formed. Further, a reset gate portion 32 and a reset drain 33 are formed so as to be adjacent to the floating diffusion region 31. An output circuit 34 is connected to the floating diffusion region 31.
[0092]
  In this embodiment, in particular, the charge sweeping means 91 and 92 are formed adjacent to the other side of the first and second sensor rows 23 and 24, that is, the side opposite to the transfer registers 27 and 28. . The charge sweeping means 91 and 92 are formed having a gate portion 93 and a charge sweeping drain portion 94 controlled by a gate pulse, respectively. As the charge sweep-out means 91 and 92, for example, an electronic shutter means comprising a shutter gate and a shutter drain for controlling the exposure time of the sensor array can be used.
[0093]
  On the other hand, when reading out the signal charges of the required sensor array 23 (or 24), there is provided selection means for selecting the charge sweeping means of the non-selected sensor array 24 (or 23) and putting it into an operating state. For example, when reading the signal charges of the two sensor rows 23 and 24, the charge sweeping means 91 and 92 of each sensor row 23 and 24 are both deactivated, and one of the sensor rows, for example, the first sensor row 23, for example. When the signal charge is read out and only the signal charge is read out, first selection means (not shown) is provided for bringing the charge sweeping means 92 of the non-selected sensor array 24 into an operating state. The first selection means includes, for example, a pulse supply means for supplying a charge sweep pulse to the respective gate portions 93 of the charge sweep means 91 and 92, and a non-selection of the charge sweep pulse from the pulse supply means. It can be constituted by switching means for supplying only to the gate portion 93 of the charge sweeping means 92 (or 91) of the sensor array 24 (or 23).
[0094]
  Further, when the signal charge of the required sensor row 23 (or 24) is read, a means for selecting the read gate portion 26 (or 25) of the non-selected sensor row 24 (or 23) and turning it off, that is, Second selection means are provided. For example, when the signal charges of both the sensor rows 23 and 24 are read, the second selection means supplies the read gate pulse to the read gate portions of both the sensor rows 23 and 24 and turns it on. When 23 (or 24) is selected and only the signal charge is read, the readout gate pulse of the non-selected sensor array 24 (or 23) is configured by switching means so that no readout gate pulse is supplied. be able to.
[0095]
  FIG. 12 shows an example of a main part of the CCD transfer register of the CCD linear sensor 88, that is, a part where the first and second transfer registers 27 and 28 are multiplexed. As shown in FIG. 12, the first CCD transfer register 27 has a two-phase drive pulse (clock pulse) φ.1And φ2Are sequentially arranged, for example, the driving pulse φ at the final stage2Is formed such that the transfer unit 41 b to which the voltage is applied is connected to the common CCD transfer register unit 29. Similarly, the second CCD transfer register 28 has a two-phase drive pulse φ1And φ2Are sequentially arranged and, for example, a driving pulse φ at the final stage1Is formed such that the transfer unit 42 a to which the voltage is applied is connected to the common CCD transfer unit 29.
[0096]
  In the common CCD transfer register unit 29, a two-phase drive pulse (clock pulse) φThreeAnd φFourThe transfer units 43a and 43b to which is applied are arranged. In this example, the drive pulse φThreeIs applied to the drive pulse φ of the first and second CCD transfer registers 27 and 28.2And φ1Are connected to the final stage transfer units 41 b and 42 a, and the final stage transfer unit 43 b is connected to the output gate unit 30 adjacent to the floating diffusion region 31.
[0097]
  Next, the operation of the CCD linear sensor 88 according to this embodiment will be described. In the case of the highest resolution mode, the signal charges of the first sensor array 23 and the second sensor array 24 are read using the first CCD transfer register 27 and the second CCD transfer register 28.
[0098]
  FIG. 13 shows the clock timing in the highest resolution mode. Here, as in FIG. 4 described above, in order to transfer the signal charges of the first sensor array 23 and the second sensor array 24 without color mixing, the common CCD transfer register section 29 is provided with the first and second CCDs. Transfer to the transfer registers 27 and 28 at double speed. For this reason, the drive pulse φThree, ΦFourIs the drive pulse φ1, Φ2The pulse has a clock frequency that is twice as high.
[0099]
  The reset gate 32 has a drive pulse φFourReset pulse φ synchronized withRSIs applied. In the highest resolution mode, the signal charge of each pixel of the first sensor array 23 read out to the first CCD transfer register 27 and the second sensor array 24 read out to the second CCD transfer register 28. The signal charges of the respective pixels are alternately transferred to the common CCD transfer unit 29, and accordingly are alternately transferred to the floating diffusion region 31 and converted into charge voltages, and sequentially output signals S through the output circuit.1, S1', S2, S2', ... are output.
[0100]
  Next, in the case where high resolution is not required, that is, in the case of half resolution, in this example, only the signal charge of the first sensor array 23 is only one of the two sensor arrays 23 and 24. One CCD transfer register 27 is used for reading, and the signal charges of the non-selected second sensor array 24 are not transferred to the second transfer register 28 but are swept to the charge sweeping means 92.
[0101]
  That is, a charge sweeping pulse is applied to the gate part 93 of the charge sweeping unit 92 of the non-selected second sensor array 24 by the first selection unit described above, and the charge sweeping unit 92 is set in the charge sweeping state. Become. In addition, the readout pulse is not applied to the readout gate unit 26 of the non-selected second sensor array 24 by the second selection unit, and the readout gate unit 26 is turned off. Accordingly, the signal charges of the non-selected second sensor array 24 are not transferred to the second transfer register 28 but are all swept away by the charge sweeping unit 92.
[0102]
  FIG. 14 shows the clock timing when the half resolution mode is used, that is, only one sensor row, for example, the first sensor row is used. Drive pulse φ1And φThreeAre pulses with the same clock frequency and the same timing, and drive pulse φ2And φFourAre pulses with the same clock frequency and the same timing.
[0103]
  In this half resolution mode, the drive pulse (φ1, Φ2) Drive pulse (φ1, Φ2, ΦThree, ΦFour) Is used to transfer only the signal charges of the necessary sensor array, for example, the first sensor array 23 to the floating diffusion region 31 through the first CCD transfer register 27 without changing the frequency of the so-called transfer clock, and the charge voltage The output signal S is sequentially converted through the output circuit 34 after conversion.1, S2, SThree, SFour, ... can be output.
[0104]
  According to the CCD linear sensor 88 according to the present embodiment shown in FIG. 11, the highest resolution mode and the half resolution mode can be selected as the readout mode. In the case of the half resolution mode, the signal charge of one second sensor row 24 is not transferred to the second transfer register 28, and therefore is not transferred to the floating diffusion region 31. It is swept directly to the charge sweeping means 92. Therefore, in the half resolution mode, when the drive pulse frequency is the same as the drive pulse frequency in the highest resolution mode, high-speed reading is possible. Further, if reading is performed in the same time as in the highest resolution mode, the driving frequency is halved, the data area becomes longer, and external signal processing becomes easier. Further, the selected signal charge is not affected by the unnecessary signal charge of the second sensor array.
[0105]
  The CCD linear sensor 88 of FIG. 11 can also be applied to a color CCD linear sensor. In FIG. 11, the present invention is applied to a CCD linear sensor having two sensor rows, but can be applied to a CCD linear sensor having three or more sensor rows. In FIG. 11, the charge sweeping means is provided for all of the plurality of sensor rows, but the charge sweeping means is provided only for other predetermined sensor rows (sensor rows that are not selected in the so-called low resolution mode). You may do it.
[0106]
  The configuration of the present invention in which the signal charge of the non-selected sensor array is not transferred to the transfer register but is swept away by the charge sweeping means adjacent to the sensor array is the arrangement of the plurality of sensor arrays as shown in FIG. It can also be applied to linear sensors.
[0107]
【The invention's effect】
  According to the solid-state imaging device of the present invention, two or more readout modes are provided, and unselected unnecessary charges are swept away by the charge sweeping means when reading out the required signal charge, so that it is affected by unnecessary charges. The selected signal charge can be output without any problem.
[0108]
  According to the solid-state imaging device according to the present invention, for one sensor rowTwoTransfer registers,Multiple sensors in one sensor rowThe signal charge of the sensor unitDistribute into odd and even twoIn the case of the configuration of transferring to the transfer register, when only the signal charge of the selected sensor unit is read by the required transfer register, it is not affected by the unselected unnecessary charge. Also,Odd or evenIn reading the signal charge of the sensor unit, high-speed reading is possible, and external signal processing is facilitated.
[0109]
  According to the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, for one sensor rowTwoHave transfer registersOdd or even number transferred to two transfer registersWhen the signal charge of the sensor unit is selected and read out, the unnecessary charge in the non-selected transfer register is not transferred to the charge voltage conversion unit, but is swept away by the charge sweeping means provided in the transfer register, thereby removing the unnecessary charge. The selected signal charge can be output without being affected by the above.
[0110]
  In addition, the required signal charges of the sensor unit can be read at high speed, and external signal processing is facilitated.
[0111]
  According to the solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of sensor rows,A plurality of transfer registers provided corresponding to each sensor row;Charge sweeping means adjacent to a plurality of sensor rows or predetermined sensor rows;A common charge-voltage converter for transferring signal charges from a plurality of transfer registers;When the signal charge of the required sensor array is read, the charge sweeping means for the non-selected sensor array is selected, and the signal gate of the non-selected sensor array is turned off by turning off the readout gate portion of the sensor array. By adopting a configuration in which the charges are swept away by the charge sweeping means without being transferred to the transfer register, the signal of the selected required sensor array can be read at high speed without being affected by the signal of the non-selected sensor array. . In addition, external signal processing is facilitated. Therefore, high-resolution readout and high-speed readout when resolution is not requiredBothCan be easily realized.
[0112]
  According to the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of transfer registers provided corresponding to a plurality of sensor rows are selected to read out signal charges of a required sensor row, and when reading out the signal charges, By sweeping out the signal charges of the non-selected sensor array without reading it to the transfer register, the signal of the selected required sensor array can be read at high speed without being influenced by the signal of the non-selected sensor array. In addition, external signal processing is facilitated. Therefore, both high-resolution reading and high-speed reading when no resolution is required can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first reference example of an A and B CCD linear sensor and an enlarged view of a main part of FIG. 1A.
2 is an enlarged configuration diagram illustrating an example of a main part of the transfer register of FIG. 1A.
FIG. 3 is an enlarged configuration diagram illustrating another example of a main part of the transfer register of FIG. 1A.
FIG. 4 is a clock timing diagram in the highest resolution mode of the CCD linear sensor of FIG. 1A.
FIG. 5 is a clock timing diagram in the half resolution mode of the CCD linear sensor of FIG. 1A.
FIG. 6 is a configuration diagram of a second reference example of the CCD linear sensor.
FIG. 7 is a configuration diagram of an embodiment of a CCD linear sensor of the present invention.
[Figure 8] CCD linear sensorOther reference examplesFIG.
[Fig. 9] Further CCD inputOther reference examplesFIG.
FIGS. 10A and 10B are a configuration diagram of another embodiment of a CCD linear sensor of the present invention, and a configuration diagram of another example of a main part of a transfer register unit.
FIG. 11 is a configuration diagram of another embodiment of a CCD linear sensor of the present invention.
12 is an enlarged configuration diagram of a main part of FIG.
13 is a clock timing chart in the highest resolution mode of the CCD linear sensor of FIG. 11. FIG.
14 is a clock timing diagram in the half resolution mode of the CCD linear sensor of FIG. 11. FIG.
FIGS. 15A and 15B are a configuration diagram showing an example of a conventional CCD linear sensor and an enlarged view of a main part thereof. FIGS.
FIG. 16 is a configuration diagram showing another example of a conventional CCD linear sensor.
[Explanation of symbols]
21, 26, 69, 86, 88... CCD linear sensor, 22... Sensor section (pixel) 23... First (main) sensor array, 24. ··· Read gate portion, 27, 28 ··· CCD transfer register, 29 ··· Common CCD transfer register portion, 30 ··· Output gate portion, 31 ··· Floating diffusion region, 32 ··· Reset gate portion and 33 ··· Reset drain 36, 361, 362 ... charge sweeping means, 45 ... overflow gate section, 46 ... overflow drain, 47 ... shutter gate, 48 ... shutter drain, 51, 81 ... color CCD linear sensor, 52R, 52G, 52B ... Linear sensor element, 62 ... Second charge sweeping means, 91, 92 ... Charge sweeping means

Claims (4)

1つ又は複数のセンサ列と、
1つの前記センサ列に対して設けられた、1つのセンサ列内の複数のセンサ部の信号電荷を奇数と偶数に振り分けて転送する2つの転送レジスタと、
前記2つの転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部と、
読み出しモードに応じて非選択となる前記転送レジスタに設けられた電荷掃き捨て手段を有し、
非選択となる転送レジスタの信号電荷が前記電荷掃き捨て手段へ掃き捨てられる
ことを特徴とする固体撮像装置。
One or more sensor rows;
Two transfer registers provided for one of the sensor arrays, which distribute and transfer the signal charges of a plurality of sensor units in one sensor array to an odd number and an even number;
A common charge-voltage converter to which signal charges from the two transfer registers are transferred;
Charge sweeping means provided in the transfer register that is non-selected according to the read mode,
A solid-state imaging device, wherein signal charges of transfer registers that are not selected are swept away by the charge sweeping means.
1つ又は複数のセンサ列と、1つの前記センサ列に対して設けられた2つの転送レジスタと、前記2つの転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部を有し、
1つのセンサ列内の複数のセンサ部の信号電荷を奇数と偶数に振り分けて前記2つの転送レジスタに転送し、
読み出しモードに応じて非選択となる転送レジスタに転送された信号電荷を、該転送レジスタに設けられた電荷掃き捨て手段に掃き捨てる
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
One or a plurality of sensor rows, two transfer registers provided for the one sensor row, and a common charge-voltage conversion unit to which signal charges from the two transfer registers are transferred ,
The signal charges of a plurality of sensor units in one sensor array are divided into odd and even numbers and transferred to the two transfer registers,
A method for driving a solid-state imaging device, wherein signal charges transferred to a transfer register that is not selected in accordance with a read mode are swept away by charge sweeping means provided in the transfer register.
複数のセンサ列と、
各センサ列に対応して読み出しゲート部を介して設けられた複数の転送レジスタと、
前記各センサ列又は所定のセンサ列に隣接して設けられた電荷掃き捨て手段と、
非選択のセンサ列の電荷掃き捨て手段を選択する選択手段と、
前記非選択のセンサ列の読み出しゲート部を選択してオフする手段と、
前記複数の転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部と
を有し、
所要のセンサ列の信号電荷の読み出し時、前記非選択のセンサ列の信号電荷を前記転送レジスタへ読み出さずに前記電荷掃き捨て手段へ掃き捨てる
ことを特徴とする固体撮像装置。
Multiple sensor rows;
A plurality of transfer registers provided via readout gates corresponding to each sensor row;
Charge sweeping means provided adjacent to each sensor row or predetermined sensor row;
A selection means for selecting a charge sweeping means for a non-selected sensor array;
Means for selecting and turning off the readout gate portion of the non-selected sensor array;
A common charge-voltage converter to which signal charges from the plurality of transfer registers are transferred, and
A solid-state imaging device, wherein when reading a signal charge of a required sensor array, the signal charge of the non-selected sensor array is swept to the charge sweeping means without being read to the transfer register.
複数のセンサ列と、
各センサ列に対応して読み出しゲート部を介して設けられた複数の転送レジスタと、
前記各センサ列又は所定のセンサ列に隣接して設けられた電荷掃き捨て手段と、
前記複数の転送レジスタからの信号電荷が転送される共通の電荷電圧変換部とを有し、
前記複数の転送レジスタを選択して所要のセンサ列の信号電荷を読み出し、
該信号電荷の読み出し時、非選択のセンサ列に隣接して設けられた電荷掃き捨て手段を選択し、前記非選択のセンサ列に対応する読み出しゲート部をオフして非選択の信号電荷を前記電荷掃き捨て手段に掃き捨てる
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
Multiple sensor rows;
A plurality of transfer registers provided via readout gates corresponding to each sensor row;
Charge sweeping means provided adjacent to each sensor row or predetermined sensor row;
A common charge voltage conversion unit to which signal charges from the plurality of transfer registers are transferred,
Select the plurality of transfer registers and read the signal charges of the required sensor array,
When reading out the signal charge, the charge sweeping means provided adjacent to the non-selected sensor column is selected, and the read gate unit corresponding to the non-selected sensor column is turned off to transfer the non-selected signal charge. A method for driving a solid-state imaging device, wherein the charge is swept away by a charge sweeping means.
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